脳血流BFトレーニングシステムの開発と評価

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K12040
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 川島 隆太 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (90250828)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: バイオフィードバック / 脳血流 / 近赤外分光装置

Outline of Annual Research Achievements

随意的に変化させた脳からの信号を効率よくコンピュータに伝えるための、バイオフィードバック（BF）トレーンングが、操作者の心身機能にどのような影響を与えるのかを明らかにすることが目的である。そのため、言語による思考を直接反映する背外側前頭前野の活動を信号源として利用可能な、超小型NIRs装置を使ったBFトレーニングシステムを開発し、それを健常被験者が長期間使用した時の、被験者の心身機能の変化を定量的に評価する。平成２７年度は、予備実験として超小型NIRs装置で計測可能な背外側前頭前野、および背内側前頭前野で、視覚情報をもとに食欲の制御に関わる脳血流変化をとらえることが可能か否かを、機能的MRIを用いて個人解析を行い検討し、それらの領域で狙った信号変化が得られることを証明した。また、実際の食事中にBFトレーニングを行うことを想定し、それを可能とする超小型NIRsを用いた視覚および聴覚BFトレーニングシステムの開発を行った。以上をもとに、平成２８年度の実験プロトコルを作成し、東北大学大学院医学系研究科倫理委員会の承認を得た。さらに、局所大脳皮質活動に関係のない、呼吸や低周波成分のノイズを除去するために、ウェーブレットを用いた非線形ノイズ低減法と適応FIRフィルタを用いた低減手法を適応し、オンライン処理で高い性能を持つノイズ除去アルゴリズムを開発した。またこれと並行して、ウェーブレット変換により周波数帯域別の情報抽出に成功した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初研究計画通りに進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

当初計画通り、平成２８年度は、健常右利き大学生を募集し、ダブルブラインド・ランダム化比較対象試験により、BFトレーニングが操作者の心身機能に与える影響を評価する。介入期間は１カ月間とし、その前後で、脳MRI検査、自律神経機能検査、認知機能検査、心理アンケート検査を行う。介入後から介入前のデータを引くことで変化量を出し、年齢や性別などを補正した上でANCOVAを用いて群間比較を行い、BFトレーニングが、心身機能に与える影響を定量的に評価し、対外発表を行う。