2017 Fiscal Year Research-status Report
Assessment of social skills for developmental disorders by neuroscience-based EEG analysis
| Project/Area Number |
17K00383
|
|---|
| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
河野 英昭 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (00404096)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | スパイキングニューラルネットワーク / ミラーニューロン / 自閉症スペクトラム障害 / 脳波 / NeuCube / ASD / EEG |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
自閉スペクトラム障害(Autism Spectrum Disorder, ASD)は，人口の1%が該当する発達障害の1つである．ASD患者は，定型発達者に比べ，実践的言語，共感性，模倣能力などが低い．共感性とは，他者の行動を観察し，そのときの感情の状態を理解する能力であり，対人関係や社会性の発達において非常に重要である．彼らは学校や職場などで周囲と円滑なコミュニケーションを築きづらいため，そこで経験する苦痛はQOLの低下を招くおそれがある．そのため，疾患の症状を改善することは重要である．現在のASDの診断方法は，専門家による行動観察や問診といった定性的な手法である．しかし，患者によって症状の程度が様々なことや，他の発達障害の症状や他の精神疾患が併発している場合もあり，症状の鑑別が難しい．そのため，専門家によって診断結果に差が生じる，あるいは診断結果が分かるまでに時間がかかるといった問題が生じるうる．そこで，症状を数値で定量的に表現する指標(バイオマーカー)を確立することは，上述した問題の改善や，診断の支援を可能とするため，大変意義が大きいと考えられる．
本研究では，Spiking Neural Network (SNN)アーキテクチャであるNeuCubeを利用し，ASD患者の脳活動を，脳波によって定量的に評価するシステムの開発を目的とし， ミラーニューロン現象に基づき，NeuCubeを用いて，ASD患者の脳波信号の定量化を行った．顔表情と手の開閉動作の知覚時と模倣時被験者から取得した脳波データを用い，ニューロン間の結合重みを算出し，可視化を行った．その結果，手の開閉動作において，ASD患者と健常者間で明確な違いを確認することができた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)健常者に対する測定実験：可能な限り被験者の拘束を緩和するために，無線対応の脳波計を新規に調達し，画像提示と同期した脳波データ収集システムを構築した．構築後，健常者に対する測定実験を実施し， これまでの研究成果と同様の結果が得られることを確認した．脳波測定システムの構築にあたっては，脳波計測の経験が豊富な研究協力者の協力を得た．
(2)知的障がい者に対する測定実験：研究協力者がリハビリプログラムを実施している障がい者支援施設において，知的障がい 者の脳波データ収集を行った．測定を円滑に行うために，定期的にリハビリプログラムの実施にも同席し，被験者である知的障がい者との信頼関係を築いた.
(3)脳波差分の可視化アルゴリズムの精緻化：ミラーニューロン活動の発現の程度を確認するために，表情認知時と表情生成時の脳波を比較する必要がある．比較にあたっては，研究協力者の開発したNeuCube を用いた．予備実験において NeuCube により，ミラーニューロン活動の発現の有無を少数の被験者において確認した．
|
| Strategy for Future Research Activity |
より安定的に差分を取得するためには，アルゴリズムの精緻化が必要であることが分かってきた．その対策としては，(1) 前処理によるノイズ除去，(2) NeuCube学習パラメータの最適化の2点を重点的に精緻化することで，安定化が図れることがわかった．アルゴリズムの精緻化にあたっては，NeuCube開発者とも連携して行っていく予定である.
倫理的問題からASD患者の実験への協力は難しく，十分な被験者を確保できなかったが，少数ながら健常者と知的障がい者の間で，脳活動データに置いて有意な差があることが確認できた．当初は顔表情の知覚と生成時の脳波に注目して解析を行ったが，手の開閉動作で得られた脳波データの方が，有意差が大きい傾向が見られた．手の開閉動作の方が知的障がい者にとってタスクの理解がしやすいことが考えられる．今後は表情動作と共に，手の動きを伴う動作についてもデータを取得して，解析を行う予定である．また，データ数確保のためには，新たなデータ収集の場を作る必要性があり，別の施設でも実施できるように調整を行なっている．
|
| Causes of Carryover |
今年度の実験は予備実験であるため，ニューロコンピューティングのための計算機の購入を次年度に行うこととしたために差額が生じている．次年度に計算機を調達する際に，残額を充てる予定である．
|
