| Project/Area Number |
23K21584
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| Project/Area Number (Other) |
21H03288 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
米田 英正 名古屋大学, 医学系研究科, 特任講師 (00735946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷川 良平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 上級主任研究員 (00392647)
佐伯 将臣 名古屋大学, 医学部附属病院, 特任助教 (40822292)
大山 慎太郎 名古屋大学, 未来社会創造機構, 准教授 (80768797)
岩月 克之 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (90635567)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,540,000 (Direct Cost: ¥5,800,000、Indirect Cost: ¥1,740,000)
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| Keywords | 手指巧緻運動 / 脳波解析 / 事象関連電位 / 運動動作解析 / 巧緻運動解析 / 動作解析 / 深層学習 / ニューロリハビリテーション / hand-eye coordination / 感覚運動統合 / 機械学習 |
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| Outline of Research at the Start |
巧緻運動時の筋活動，感覚入力のフィードバック機構，動作に付随する眼球運動を4つのオリジナルタスクを用いて解析し，感覚入力から運動出力までを包括的に俯瞰可能な巧緻運動の定量化指標を開発する研究である。特に手指運動時の感覚運動統合(sensorimotor integration)や手と目の協調(hand-eye coordination)，事象関連電位などの所見を利用した定量手法を開発する。その後定量化タスクを用いた地域集団での大規模調査を行う。タスク定量値，縦断的検診解析結果に対して機械学習を用い相関性の探索を行い，手指運動機能の定量的評価値を未病状態のスクリーニング手法としての応用を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２２年度から継続して行ってきた手指運動と脳機能の関連性の評価については，巧緻運動動作時の脳機能解析を継続して行い，今年度からは事前に教育を行った手話の動作を行う動画を見ての反応を用いた脳機能解析を追加した。これまでと同様に脳波記録には，産総研が開発した8チャンネル型の脳波計であるNeurocommunicatorを使用した。この脳波計では動作による筋電回避とチャンネル数の少ない点を補えるよう，各チャンネルからの波形パターンを深層学習を用い，ノイズを除去しながら効率よく事象関連電位に特化した解析が可能である。これまでと同様にOddball課題を用い，事前に提示したパターンと同じ意味合いの動画が出た瞬間に強い意識をしてもらうことで誘発される事象関連電位を測定し，その潜時を反応性として計測した。今年度追加した課題では，昨年度までに行った静止画を用いた解析と比べると，手話動作動画には動作の理解，記憶との照らし合わせによるOddball課題に対する判断が必要となるため負荷が大きくなる。被験者数名に対して検証したところ反応時間は大幅に増加した。しかし誤答率はほとんど変わらず，負荷が大きい課題に対して慎重に判断をしていることが判明した。また運動と感覚のクロスモーダル効果によって事象関連電位の出力に変化が生じるかどうか調査できるよう，ボタン操作との関連性を調査した。事象関連電位の波形振幅はボタンのクリックによって大幅に増強されるクロスモーダル効果があることがわかった。今後条件を変えて行うクロスモーダル効果による認知機能改善の可能性のある刺激のある動作を探索していくこととした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
事象関連電位を用いた脳機能の解析方法については，動画を用いた提示パターンを用いる方法として少数のボランティアの協力を得て，方法論について問題なく実施できることを確認できた。課題として残ったのが，動画を用いた解析において，トリガーと脳波のタイミングの調整方法である。
また当初一般住民を対象とした市民公開講座や技術体験会を開催し，その場でボランティアを募ってデータ採取に参加してもらう計画としていた。しかし開催期日にインフルエンザ感染症が当該地域で蔓延し，体験会への参加者が予想よりも少なく十分な被験者を集めることができなかった。そのため病院受診する患者の一部に声をかけてデータを採取することとした。病院受診者を対象とする研究については倫理委員会への申請内容には含まれていなかったために，追加審査をうけて実施許可を得ることとしたために，研究の遅れが生じた。また病院受診者は通常の一般住民を対象とするボランティアとは異なり，疾患や投薬による解析結果への影響が懸念されるために，解析手法に影響が生じにくい被験者を選別できるよう考慮することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
動画を用いた提示パターンを用いる方法では，被験者が気づいたタイミングが不明瞭となる可能性があったので，時間周波数解析を用いた解析を追加することとした。研究対象者を一般ボランティアだけではなく，病院受診者も対象とすることで，事前設定したサンプルサイズを満たす被験者に協力を依頼していく方針とした。
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