2018 Fiscal Year Research-status Report
人間身体拡張を実現する脳・筋情報インターフェースに向けた運動意図の事前予測
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18K19807
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
南部 功夫 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (40553235)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 安弘 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (70293248)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | BCI / 脳波 / 身体拡張 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒト運動時の脳活動や筋活動を用いた身体を拡張する新しいインターフェースを目指し、その基礎研究として、脳活動や筋活動から運動情報を予測できるかについて検討を行った。
特に、ヒト運動時の事前脳活動に着目し、本年度は到達運動時の精度（難易度）に関する情報が運動前に抽出できるかについて検討した。5方向の腕到達運動時に要求される終端位置の精度が異なる条件（ターゲットサイズ大、中、小）を設定した実験を実施し、その時の手先軌道と脳波を計測した。機械学習（RVM, LDA）を用いて運動0~1秒前の脳活動から運動条件（精度）を予測した結果、単試行分類ではチャンスレベルより有意ではあるが、その予測精度は十分なものではなかった。ただし、脳波データを加算平均した結果を用いたところ、その精度が向上した。このことから、事前脳活動に運動精度の違いを反映した情報が含まれている可能性はあるが、単一試行で情報を抽出できるレベルではないことが示唆され、今後、解析手法等を見直す必要があると考えれられる。
また、身体を拡張するという観点から、ヒトが何らかの運動実行時に、別の運動を想起できる可能性についても検討をおこなった。予備実験にて、同時に運動実行と想起をすることで実行時もしくは想起時の脳活動がそれ単一行動時と異なる可能性が示唆されたため、今後はこの検証を行う。
次年度以降の方針として、脳波から到達運動時の別の情報や、筋活動からの予測可能性についても検討する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、脳波を用いた運動予測に関する研究の一つとして、運動精度に着目した研究を実施し、国際会議等で発表することができた。脳波による事前予測については他の課題も含め順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の方針としては、まず脳波による運動事前予測について更に検証を進める。具体的には、運動前の系列情報や作業記憶情報の抽出（予測）や、運動方向の予測などを検討していく。また、解析手法の改善についても、複数の手法を検討する予定である。また、運動実行と想起の同時遂行についても、被験者実験を追加してその違いを詳細に検討する。また、脳波解析とは別に、次年度から筋活動による予測についても検討を行い、脳活動と筋活動の組み合わせについても今後、推進する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初予定では、実験実施にかかる設備構築（脳波、筋電、解析用コンピュータ）の購入費用を計上していたが、主に脳活動計測の実験を実施していたことや、解析用コンピュータについてはクラウドサービス等の活用も踏まえた上で購入を検討することとしたため、次年度使用額が生じた。これらは当初の予定通り、次年度以降の設備構築に使用予定である。
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Research Products
(4 results)
