R&D for bio-feedback cognitive training system

2016 Fiscal Year Annual Research 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最終目的であった。そこで、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ことを目的に研究開発を進めた。平成27年度は、食欲の制御に関わる脳領域を同定し、それらの領域内にターゲットとする背外側前頭前野が含まれることを、機能的MRIを用いた個人脳活動解析によって確認した。平成28年度は、食欲制御ニューロフィードバックシステムを完成させ、実際に被験者に長期間使用させたときの効果や種々の影響を調査する予定であった。事前検証としてfNIRSを用いた食欲制御課題を設定し、ニューロフィードバック訓練が可能であることまで示すことに成功した。しかし、実生活環境でシステムを稼働させると、fNIRS信号でしばしば生じるベースラインシフトへの対応、脳活動の変動レベルをフィードバック信号(=刺激枠の色)に変換する係数(傾き)の設定が非常に困難であることが判明した。そのため、ローパスフィルタ的ベースライン除去をオンラインで可能とするアルゴリズムの開発と実装、キャリブレーションで個人ごとの変動幅に適応するプログラムの開発と実装を行ったが、目的とする実生活でのニューロフィードバック実験を行うことができなかった。