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生理学的特徴を抽出する深層学習モデルの構築と脳波による意思抽出への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K21313
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 1002:人間情報学、応用情報学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

丸山 裕恒  東京工業大学, 情報理工学院, 研究員 (50913258)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード脳波 / ブレイン・コンピュータ・インタフェース / ALS / 深層学習
研究開始時の研究の概要

本研究は、脳波から意思を抽出するブレイン・コンピュータ・インタフェース (BCI) の実用可能性を高めることを目的とし、脳領域別に分離した脳波の信号源電流の中から、意思に関する情報として生理学的に妥当な信号を深層学習により抽出する手法の確立を目指す。頑強性の高いBCIを確立し、運動機能が制限された閉じ込め症候群患者とのコミュニケーションへの適用を目指す。

研究成果の概要

本研究では、脳活動のみを用いたコミュニケーションの実用可能性を高めることを目的として、脳波から意思に関する情報を抽出する手法の確立を目指した実験・解析を行った。感覚刺激と想起した意思の条件づけを行った筋萎縮性側索硬化症患者において、脳波から「はい」と「いいえ」のどちらを想起しているかを識別するシステムの有効性を確認した。また、脳波から対象とする脳活動信号のみを抽出して使用することで精度の向上が見られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

筋萎縮性側索硬化症 (ALS) などが原因で運動機能が低下した患者にとって、脳活動情報のみを用いたコミュニケーション手法の確立は重要である。本研究では、ALS患者の脳波から生理学的に妥当な信号を抽出して使用することで、「はい」と「いいえ」のどちらを想起しているか識別を行うBCIシステムの有効性が示された。本研究で得られた結果は、脳波を用いた実用的なコミュニケーション手法の実現を目指す上で意義があると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2024 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Classification of pleasantness of wind by electroencephalography2024

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Yasuhisa、Nakamura Ryuto、Tsuji Shota、Xuan Yingli、Mizutani Kunio、Okaze Tsubasa、Yoshimura Natsue
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 19 号: 2 ページ: e0299036-e0299036

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0299036

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 風の強さの感覚に関連した脳活動2022

    • 著者名/発表者名
      丸山裕恒, 中村隆斗, 辻将太, 水谷国男, 玄英麗, 大風翼, 吉村奈津江
    • 学会等名
      第45回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-10-22   更新日: 2025-01-30  

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