2017 Fiscal Year Research-status Report
近赤外分光法による脳反応の領域推定に向けた計測技術に関する研究
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17K06477
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
福田 恵子 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 教授 (70396266)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 近赤外分光法 / 脳機能計測 / 脳血流 / 皮膚血流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、近赤外分光法(NIRS: near infrared spectroscopy)にによる脳機能計測において、血流動態の変化を脳反応の信号から分離する補正技術と信号パターンの解析技術の統合を図り、脳反応信号の特性と反応領域の推定を行うことを目指している。平成29年度は前頭部における脳活動の定量的に評価に向けた実験課題の考案とNIRS 計測を行った。研究内容は以下の通りである。
(1) 前頭部における脳活動の定量的に評価に向けた実験課題の考案
前頭の脳活動の定量的な評価を行うことができる実験課題を考案して課題の適性を評価する。前頭部では高次機能（ワーキングメモリ、情動、行動の抑制など）を大脳皮質と決められた領域で行うことが知られている。この中で、①短期記憶によりワーキングメモリの働きを促す実験課題と②行動の抑制する働きを生じさせる実験課題を考案した。実験課題はブロックデザイン形式とし、刺激呈示ソフトウエアを用いて作製した。実験課題の適性を評価するためにアンケート調査、正答率の評価を行った。実験課題の難易度を調整して適性を確認し、NIRS計測及びfMRI計測に適用できる見通しを得た。
(2) NIRS 計測
2種類のNIRS計測を行った。まず、(1)①の実験課題を用いたNIRS実験を行った。実験には導入済の光脳機能イメージング装置を用いた。加算平均後の計測結果から、前頭部全体での脳活動に伴う血流の増加を確認した。また、開発中の補正手段を持つ装置に関しては、補正信号の特性を調べることを目的とした評価を行った。頭部を前方に傾ける実験を行い、補正信号と計測対象信号の特性を相互相関係数を用いて評価し、姿勢変化に伴う血液量変化を補正信号により低減できることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
実験課題の考案と適性の評価を行うことができたが、当初計画を行っていたfMRIによる信号領域の推定は、実施に至らなかった。その理由としては実験課題の作製に時間を費やしたこと被験者をつのり実験を実施する準備が不十分であってことなどがあげられる。現在、被験者をつのり、実験の実施準備を進めており、実験を通して得られた結果から、信号特性を評価する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
考案した実験課題を用いてfMRI実験を実施し、信号領域の推定を行う。次にfMRIにて推定された脳反応が得られた位置に光の照射受光用のプローブを装着してNIRSによる計測実験を行う。補正手段を持つ装置により、血液量変化の影響を補正して脳反応信号の特性と反応領域の推定を行う。その結果をfMRI実験と比較検証する。また、補正手段の拡充については①光ファイバプローブの形状、②回路・信号処理システムの小型化、③プローブ装着具の3 事項に関して改良を図る。さらに拡散光トモグラフィの原理を応用した信号劣化低減手法についても研究を推進する。
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| Causes of Carryover |
fMRI実験、補正手段の拡充の実施について計画に遅れが生じ、これらの使用計画が遅れたために次年度使用額が生じた。これらに関して平成30年度に実施する。fMRI実験に関しては被験者謝礼と装置使用料が主な内訳である。補正手段の拡充については装置の拡充と改良を図るため、光学素子、電子部品、光ファイバなどが主な内訳である。また、本研究により得られるNIRSの精度向上の効果を学会にて発表を行うための参加費や旅費及び論文の投稿料、英文書校正代などに使用する。
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