2022 Fiscal Year Research-status Report

消化管知覚過敏を軽減させるニューラルフィードバック練習装置の開発

Research Project

Project/Area Number	19K11368
Research Institution	Saitama Prefectural University
Principal Investigator	小川豊太 (濱口豊太) 埼玉県立大学, 保健医療福祉学部, 教授 (80296186)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田山淳早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (10468324) 西郷達雄北海道医療大学, 心理科学部, 講師 (50622255) 鈴木誠東京家政大学, 健康科学部, 教授 (80554302)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2024-03-31
Keywords	過敏性腸症候群 / バイオフィードバック / 脳波 / 脳腸相関 / リハビリテーション
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、過敏性腸症候群（IBS）に見られる脳腸相関の異常に着目し、安静時脳波を指標として脳波フィードバック練習装置を開発することを目的としている。これまでに、2022年度は、IBSの症候性および無症候性の若年成人から得られたEEGデータを分析して、サポートベクターマシンベースのIBS分類器を開発し、その有用性を検証した。2021年度までに取得したEEGデータは、IBSのある28人とIBSのない24人であり、これらEEGデータは高速フーリエ変換分析によって周波数分析し、IBS分類器はサポートベクターマシンを使用した教師あり学習によって作成した。作成した分類器によるIBS症状の診断精度は、脳全体と前頭、頭頂、および後頭領域で検証した。脳全体と前頭葉領域でIBS分類器の精度が90％を超えて推定できた。この研究の結果は、Frontiers in Bioscience-Landmark 27(6) 187-192 2022に掲載された。この結果を使用して、IBSの自己管理戦略を開発するための基礎とするため、2023年度より、引き続き今回作成した分類器を搭載したアプリケーションを作成を開始した。成人のIBSには、腹痛に関連した脳活動パターンなど、特定の腹部症状が脳波上に示されることがある。デコードされたニューロフィードバック（DecNef）は、症状のある人が症状のない人と比較して脳の活動パターンを自己制御できるようにするバイオフィードバック練習の一つである。DecNefは、IBS患者の腹痛を自己制御するために使用できる。本研究は、IBSのDecNef練習を確立するために、EEGシグネチャを区別できる分類器を開発した。今後はこの分類器を搭載したアプリケーションの開発と、そのインターフェイスを取扱いやすい形式へ改編することを検討する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究は2021年度までに終了予定であったが、脳波バイオフィードバック練習のアプリケーションの基盤となる分類器を作成することを2022年度に延期し、その検証を2023年度とした。この理由は、新型コロナウイルス感染拡大対策期間であった約2年間にわたり人間を対象とした実験に制限があり、予定していた被験者数に到達することができなかったことによる。
Strategy for Future Research Activity	本研究はIBSの症状をセルフマネージメントするための脳波バイオフィードバック練習装置を開発することであった。2021年度までに安静時脳波からIBSと非IBSの特徴をα波、β波のパワースペクトラから検出し、症状の有無を判定できる分類器の作成までができた。このあとは、この分類器を脳波計と表示器とを備えたアプリケーションに実装して完成させる予定である。ただし、今回作成したIBS分類器は、安静時脳波からα波とβ波を取り出し、これを教師あり学習によりサポートベクターマシンで作出したものであった。この識別子の精度は2023年度に検証するが、今後は脳波周波数解析を省略してパターン解析に挑み、アプリケーションの応答速度や正診率を高められるかといった、反応高速化を図ることで練習方法の最適化を図っていきたい。
Causes of Carryover	次年度使用額が生じたのは、アプリケーションの開発費として2023年度へ繰り越したためである。