2016 Fiscal Year Annual Research Report
Separating brain activity from hemodynamic change by analysis of temporal changes in signals of near-infrared spectroscopy
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26420403
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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) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 近赤外分光法 / 脳機能計測 / 皮膚血流 / NIRS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、近赤外光分光法（NIRS：near infrared spectroscopy）による脳機能計測において、計測信号の時間的な変動を考慮した信号パターン分類する手法を確立することで、脳機能由来の信号と血液量変化や外乱を分離し、脳機能由来の信号の発生メカニズムを解明することである。さらに、信号パターン分類する手法を基にチャネル間の計測信号の関連性を解析することで脳の局在性の解析を容易にし、目視による判読に頼らない自動的な信号パターンの判断基準を設けることである。これにより、計測者による個人誤差を低減し、NIRSの信頼性を高めて活用範囲を広げることである。
研究内容は以下のとおりである。
まず、信号パターンの解析方法の確立とマルチチャネルシステムにおける脳機能の局在性の解析に向けて解析方法の検討と計測実験を行った。脳反応のパターンの検知には提案した3種類の時間相関係数を用いる。さらに、脳反応のパターンの検知技術を視覚的にわかりやすくするために、表示手法を確立した。相互相関係数を強度分布として表示することにより、チャネル間の信号の関連性をより顕著に示すことができるようになった。
次に、解析方法を 前頭計測用の16チャネルNIRSを用いた計測実験に適用した。ブロックデザインによる計測課題を考案し、ブロック加算平均を行うことにより、反応の明瞭化を図った。計測課題の内容は短期記憶に対する脳反応を評価するものである。評価実験を行い、(1) 記憶ブロックと非記憶ブロックではでは脳反応のパターンが異なること、(2)食事の摂取により記憶ブロックの酸素化ヘモグロビン濃度変化のパターンに変化が生じることが示された。提案する信号パターンの解析手法がNIRS計測において信号の特性を評価する上で有効であると考えられる。
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