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スマート端末を用いた脳状態計測技術の開発とビッグデータ解析

研究課題

研究課題/領域番号 21H04909
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分61:人間情報学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

天野 薫  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (70509976)

研究分担者 橋本 悠希  筑波大学, システム情報系, 准教授 (10601883)
本吉 勇  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60447034)
代田 悠一郎  東京大学, 医学部附属病院, 講師 (60804143)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
41,340千円 (直接経費: 31,800千円、間接経費: 9,540千円)
2024年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2023年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2022年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードアルファ波 / ジター錯視 / スマート端末 / 脳波 / ストレス / リラックス / 日内変動 / 知覚 / 錯視 / スマートフォン / ビッグデータ / アプリ / ウェアラブルデバイス / 生体情報 / 常時計測 / 脳活動操作
研究開始時の研究の概要

知覚,認知,運動など多くの機能を司る脳の状態を知ることは心身の健康維持にとって不可欠であるにもかかわらず,脳の状態を測る機会は極めて限定的である.そこで本研究では,脳波計やMRIなどの脳計測装置を使わずに,スマート端末だけを使っていつでもどこでも気軽に脳の状態を計測する技術を開発し,日常的な脳の健康管理による健康寿命の延伸を実現することを目的とする.この目的を達成するため,①スマート端末だけを使っていつでもどこでも気軽に脳の状態を計測するための技術開発,②その技術に基づく,脳状態と活動量や認知機能の関係に関するビッグデータ収集と分析,③脳状態の変調による機能向上,の3つのステップで実現する.

研究実績の概要

ジター錯視の見えの周波数の個人差および個人内変動がアルファ波周波数の個人差および個人内変動とよく対応していることが分かっている.本研究では,ジター錯視の見えの個人差や個人内変動とアルファ波の強度の関係を調べる実験を行った.具体的には,ジター錯視の振幅を三段階で被験者に評定させつつ,脳波を計測した.その結果ジター錯視の振幅の個人内変動がアルファの強度と逆相関の関係にあることを見出した.一方で,ジター錯視の振幅の個人差はアルファ波の強度と相関する傾向が見られた.現在因果関係を調べるべく,アルファ波の強度をニューロフィードバックによって変化させた際にジターの見えがどのように変化するかを調べる実験を行っているところである.
また,ジター錯視の周波数,振幅をスマホのアプリによって計測することで,脳波を直接計測することなくアルファ波の周波数,強度を測定する実験を実施した.本実験では,30名の被験者を対象に3週間にわたって実験を行った.その結果,アルファ波の周波数が日内変動し,昼頃に最も周波数が高くなることが明らかになった.またスマートウォッチで計測した睡眠の質と就寝前のアルファ波の関係を検討したところ,睡眠の質が高い時にはアルファ波の周波数が低い傾向があることが示された.さらに,ワーカホリック傾向が高いひとはアルファ波の周波数が高い傾向があることも示された.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計画は予定通り進捗している.

今後の研究の推進方策

アルファ波の周波数,強度をジター錯視の見えから推定する技術は確立できた.今後は,ジター錯視のみを用いたニューロフィードバック技術の開発を進めていく.具体的には,ジター錯視の周波数の推定値を時々刻々被験者に画像でフィードバックし,被験者にはそのフィードバックを手がかりに自身のアルファ波を変調してもらう.この方法がうまくいけば,脳を直接測らずにニューロフィードバックを実現し,応用の可能性が広がっていると考えられる.

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Neural correlates of impulsive compulsive behaviors in Parkinson’s disease: A Japanese retrospective study2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura, I., Revankar, S.G., Ogawa, K., Amano, K., Kajiyama Y., Mochizuki H.
    • 雑誌名

      NeuroImage: Clinical

      巻: 37 ページ: 103307-103307

    • DOI

      10.1016/j.nicl.2022.103307

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quadripulse stimulation: A replication study with a newly developed stimulator2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura Ikko、Ugawa Yoshikazu、Hayashi Masamichi J.、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      Brain Stimulation

      巻: 15 号: 3 ページ: 579-581

    • DOI

      10.1016/j.brs.2022.03.006

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency‐ and phase‐dependent effects of auditory entrainment on attentional blink2022

    • 著者名/発表者名
      Kawashima Tomoya、Shibusawa Shuka、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 56 号: 4 ページ: 4411-4424

    • DOI

      10.1111/ejn.15760

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Can enhancement and suppression concurrently guide attention? An assessment at the individual level2022

    • 著者名/発表者名
      Kawashima Tomoya、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      F1000Research

      巻: 11 ページ: 232-232

    • DOI

      10.12688/f1000research.77430.1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Building a decoder of perceptual decisions from microsaccades and pupil size2022

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Ryohei、Bardin Jean-Baptiste、Koizumi Ai、Motoyoshi Isamu、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychology

      巻: 13 ページ: 942859-942859

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2022.942859

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Macromolecular tissue volume mapping of lateral geniculate nucleus subdivisions in living human brains2022

    • 著者名/発表者名
      Oishi Hiroki、Takemura Hiromasa、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 265 ページ: 119777-119777

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2022.119777

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 視覚情報処理のクロックとしてのアルファ波2022

    • 著者名/発表者名
      天野薫
    • 雑誌名

      生体の科学

      巻: Vol.73, No. 1 ページ: 18-22

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microstructural Properties of Human Brain Revealed by Fractional Anisotropy Can Predict the After-Effect of Intermittent Theta Burst Stimulation2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Ikko、Oishi Hiroki、Hayashi Masamichi J、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex Communications

      巻: 3 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1093/texcom/tgab065

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The DecNef collection, fMRI data from closed-loop decoded neurofeedback experiments2021

    • 著者名/発表者名
      Cortese, A., Tanaka, C,S., Amano, K., Koizumi, A., Lau, H., Sasaki, Y., Shibata, K., Taschereau-Dumouche, V., Watanabe, T., Kawato, M.
    • 雑誌名

      Scientific Data

      巻: 8 ページ: 65-65

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Neuroimaging characteristics of impulse control disorders and dopamine dysregulation syndrome in Parkinson’s Disease2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura I., Kajiyama Y., Revankar, S.G., Ogawa, K., Amano, K., Mochizuki H.
    • 学会等名
      Neuroscience 2022, USA
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] tACS at the alpha frequency affects several alpha components in different manners2022

    • 著者名/発表者名
      Shibusawa S., Kawashima T., Amano, K.
    • 学会等名
      The 22nd International Conference on Biomagnetism
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ジター錯視を用いたアルファ波計測とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      天野薫
    • 学会等名
      WLWB研究会キックオフミーティング
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ジター錯視を用いたアルファ波計測とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      天野薫
    • 学会等名
      ヒューマンオーグメンテーション社会連携講座第二回シンポジウム  ”生体情報は人間拡張の夢をみるか?”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 情動の変化に伴うアルファ波と心拍変動の関連2022

    • 著者名/発表者名
      川島朋也, 白鳥帆香, 天野薫
    • 学会等名
      第40回日本生理心理学会大会, 関西学院大学
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病に伴う衝動的行動における機能的結合の解析-本邦での後方視的検討2022

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 梶山裕太, Revankar S. Gajanan, 小河浩太郎, 天野薫, 望月秀樹
    • 学会等名
      第24回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病に伴う衝動的行動の神経基盤-本邦での後方視的検討2022

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 梶山裕太, Revankar S. Gajanan, 小河浩太郎, 天野薫, 望月秀樹
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 運動外挿の神経相関: 脳波計測による検討2022

    • 著者名/発表者名
      中山遼平, 天野薫, 村上郁也
    • 学会等名
      日本視覚学会2022年夏季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
  • [学会発表] Neuroimaging characteristics of impulse control disorders and dopamine dysregulation syndrome in Parkinson’s Disease2022

    • 著者名/発表者名
      Kimura I., Kajiyama Y., Revankar, S.G., Ogawa, K., Amano, K., Mochizuki H.
    • 学会等名
      Neuroscience 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パーキンソン病に伴う衝動的行動の神経基盤-本邦での後方視的検討2022

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 梶山裕太, Revankar S. Gajanan, 小河浩太郎, 天野薫, 望月秀樹
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] パーキンソン病に伴う衝動的行動における機能的結合の解析-本邦での後方視的検討2022

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 梶山裕太, Revankar S. Gajanan, 小河浩太郎, 天野薫, 望月秀樹
    • 学会等名
      第24回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 情動の変化に伴うアルファ波と心拍変動の関連2022

    • 著者名/発表者名
      川島朋也, 白鳥帆香, 天野薫
    • 学会等名
      第40回日本生理心理学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ジター錯視を用いたアルファ波計測とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      天野薫
    • 学会等名
      ヒューマンオーグメンテーション社会連携講座第二回シンポジウム ”生体情報は人間拡張の夢をみるか?”
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The microstructural changes in human brain induced by intermittent theta burst stimulation2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura I., Oishi H., Hayashi J. M., Kaoru A.
    • 学会等名
      Brain Box Initiative Conference 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Format-dependent representations of time intervals2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi, M.J., Amano, K.
    • 学会等名
      43rd European Conference on Visual Perception
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative structural mapping of the lateral geniculate nucleus subdivisions in living human brain2021

    • 著者名/発表者名
      Oishi, H., Takemura, H., Amano, K.
    • 学会等名
      Organization for Human Brain Mapping
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Predicting the response to intermittent theta burst stimulation (iTBS) from the microstructural properties of the white matter2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura, I., Oishi, H., Hayashi, M.J., Amano, K.
    • 学会等名
      Cognitive Neuroscience Society 2021 Virtual Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による脳の微細構造の変化と運動誘発電位の変化の関連性2021

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
    • 学会等名
      第51回日本臨床神経生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による運動誘発電位の変化と脳微細構造との関連性2021

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
    • 学会等名
      第2回領域会議「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 感覚引き込み刺激の周波数は妨害刺激の有無によって変化する2021

    • 著者名/発表者名
      川島朋也, 澁澤柊花, 天野薫
    • 学会等名
      日本基礎心理学会第40回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 10 Hz聴覚引き込み刺激が注意の瞬きに与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      川島朋也, 澁澤柊花, 天野薫
    • 学会等名
      日本心理学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による運動誘発電位の変化と白質の微細構造との関連性2021

    • 著者名/発表者名
      木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
    • 学会等名
      第23回ヒト脳機能マッピング学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ヒトの脳活動を非侵襲的に操作して視知覚を生み出す脳内機構に迫る2021

    • 著者名/発表者名
      天野薫
    • 学会等名
      応用脳科学コンソーシアム 応用脳科学アカデミー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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