意識現象の時刻測定と脳-意識相互作用の時系列解析

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10480052
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 統計数理研究所
• 研究代表者: 石黒 真木夫 統計数理研究所, 予測制御研究系, 教授 (10000217)
• 研究分担者: 下平 英寿 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助手 (00290867) ; 瀧澤 由美 統計数理研究所, 予測制御研究系, 助教授 (90280528) ; 尾崎 統 統計数理研究所, 予測制御研究系, 教授 (00000208) ; 西村 千秋 東邦大学, 医学部, 教授 (50011193) ; 内田 直 東京都精神医学総合研究所, 主任研究員 (00261181)
• キーワード: 脳波 / 視覚情報処理 / 脳磁気 / 感覚 / 認知 / 感覚統合 / 時系列モデル / 情報量基準

研究概要

・脳波データの収集:てんかん外科の対象患者の脳波を頭皮上から記録(16-32部位)し、側頭葉内側部に見られるOscillationについて、覚醒時にベータ1帯域(10-20Hz)が存在することを発見しこれを論文投稿中である。さらには、ガンマ、ベータの終夜睡眠中の変動についても調べ、これを欧州睡眠学会にて報告した(論文投稿中)。ガンマ帯域については、ヒトの後頭葉一次視覚野にも存在し、これは開眼時に増強し閉眼時に消失した。これにより、後頭葉皮質においては開眼、すなわち視覚情報処理が行われているときにガンマ波が出現しておりこれが皮質機能と関連深いことが示唆された。
・脳磁気データの収集: 超電導量子干渉素子(SQUID)を利用した脳磁気測定装置を用いて,脳深部に関する情報が直接的な形で含む脳磁気を非侵襲的に計測し、脳の活動が脳磁気測定によりどのような形でとらえられるかを感覚・認知・感覚統合などのいくつかのレベルによって検証した。具体的には仮現運動,聴覚弁別反応,視聴覚同時処理反応などをとりあげ,各反応に特徴的な脳の活動様式を時空間パタンとして抽出し,解析を行った。その結果,課題内容が高度化するにつれて,大脳皮質のみならず大脳辺縁系・大脳基底核等が関与していることが見出された。
・データの統合:脳波時系列の特徴をとらえるための非線形時系列モデル周波数帯相互作用モデルを開発した。また、情報量規準もしくは対数尤度のバラツキを評価し,モデル選択の信頼性を考慮した「モデルの信頼集合」を与えるプログラムを作成した.これにより同程度に良い複数のモデルを選びだすこと可能になる.またこれらの方法に関する理論的な解析をおこなった.

研究成果

• [文献書誌] 石黒真木夫: "目的論的モデル" 統計数理. Vol.46 No.2. 383-399 (1998)
• [文献書誌] Yafune,A.& Ishiguro,M.: "Kullback-Leibler Information Approach for Modifying Pharmacokinetic Sampling Schedules in Clinical Phase I Trials" Research Memorandum. No.679. (1998)
• [文献書誌] Kato,H.,Kawahara,H.& Ishiguro,M.: "On the Coefficient-Modulated Autoregressive Model" Technical Report. No.98-12. (1998)
• [文献書誌] Uchida S.et al.: "Benzodiazepine effects on human sleep EEG spectra:A comparison of triazolam and flunitrazepam" Life Sciences. Vol.63. 675-684 (1998)
• [文献書誌] 西村千秋 他: "視聴覚オドボール課題に付随する誘発脳磁界" 医用電子と生体工学. 36(特). 351 (1998)
• [文献書誌] 西村千秋 他: "視聴覚組合せ刺激に対する誘発脳磁界" 日本生体磁気学会誌. 11. 204-205 (1998)
• [文献書誌] Nishimura C.et al.: "Neuromagnetic fields elicited by multimodal inputs" Proceedings of 11th International Conference of Biomagnetism. (1998)
• [文献書誌] 西村千秋: "脳磁気測定による脳機能計測の展望" 東邦医学会雑誌. 45(2). 195-200 (1998)
• [文献書誌] P.Valdes,T.Ozaki et al.: "The Statistical Identification of Nonlinear Brain Dynamics:A Progress Report" Research Memorandum. No.705. (1998)
• [文献書誌] T.Ozaki et al.: "Nonlinear Time Series Models and Neural Dynamical Systems" Research Memorandum. No.657. (1998)
• [文献書誌] Z.Shi,Y.Tamura & T.Ozaki: "Nonlinear time series modeling by radial basis function-based state-dependent autoregressive model" International Journal of Systems Science. (to appear). (1998)
• [文献書誌] Shoji,I.and Ozaki,T.: "A statistical method of estimation and simulation for systems of stochastic differential equantions" Biometrika. 85. 240-243 (1998)
• [文献書誌] Takizawa,Y.et al.: "Analysis of Brain Electroencephalograms with the Instantaneous Maximum Entropy Method" Signal Processing IX,Theories and Applications. Vol.II. 661-664 (1998)
• [文献書誌] Uchida S.et al.: "Enhanced gamma(30-150 Hz)frequency in the human medial temporal lobe" Neuroscience. (in press). (1999)