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2016 年度 実施状況報告書

想起した文字(母音・子音)の脳波による判別法の発展と確立

研究課題

研究課題/領域番号 15K01849
研究機関東京工業大学

研究代表者

吉村 奈津江  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00581315)

研究分担者 緒方 洋輔  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任助教 (60641355)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードブレイン・コンピュータ・インタフェース / 機能的MRI / 脳波 / 機械学習
研究実績の概要

本研究では、人間がどの音声の発話をイメージしているかを脳活動信号から判別することを目的としている。今年度掲載となった国際論文誌Frontiers in Neuroscience(Volume 10, Article 175, pp.1-15, doi: 10.3389/fnins.2016.00175)では、2種の母音の音声を聞かせた後に被験者がその音声をイメージした時の脳波と核磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging, fMRI)データを計測し、それらから脳皮質上の信号源を推定することで、何かをイメージしているか、そしてイメージしているとしたら2種の母音のうちのどちらかを判別できる可能性を示した。
この技術を用いて、母音3種および子音4種の判別も実施し、信号源を推定すると脳波そのものの信号よりも高い精度で判別できることが示された(論文投稿準備中)。まだ全ての種類の母音と子音に展開されてはいないが、この技術を用いて頭に思い浮かべた文字がコンピュータに出力されるようなシステムが構築できる可能性があると考えられる。また、この技術ではどの母音や子音をイメージしている時に脳のどこの部分で処理されている可能性があるかを調べることができ、発話イメージ中の脳活動処理の流れを捉えられる可能性があることから、工学的な用途だけでなく科学的に脳内の言語処理について調べる一助となる可能性もある。さらに精度を向上させられる可能性のある新たな手法についても確立し、現在論文投稿中である。

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

母音だけでなく子音の判別においても、確立した技術で精度を向上させることに成功している。母音と子音の数についてはまだ増やす必要があるが、この精度をさらに向上させられる可能性のある技術についても確立したことから、全体的にみておおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

判別する母音および子音の種類の増加に取り組むほか、別途新たに確立した技術を用いた精度向上の可能性を確認する。
また、脳波計測を行いながらリアルタイムで想起した文字を判別するシステムの基盤構築を行う。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Polish Academy of Science(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Polish Academy of Science
  • [国際共同研究] University of Trento(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Trento
  • [雑誌論文] Hybrid control of a vision-guided robot arm by EOG, EMG, EEG biosignals and head movement acquired via a consumer-grade wearable device.2017

    • 著者名/発表者名
      Minati L., Yoshimura N., Koike Y.
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 4 ページ: 9528-9541

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2017.2647851

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mapping ECoG channel contributions to trajectory and muscle activity prediction in human sensorimotor cortex.2017

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi Y., Yanagisawa T., Shin D., Kambara H., Yoshimura N., Tanaka M., Fukuma R., Kishima H., Hirata M., and Koike Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/srep45486

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Controlling an electromyography-based power-assist device for the wrist using electroencephalography cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Kawase T., Yoshimura N., Kambara H., Koike Y.
    • 雑誌名

      Advanced robotics

      巻: 31 ページ: 88-96

    • DOI

      10.1080/01691864.2016.1215935

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Muscle activity reconstruction of ankle flexors and extensors using non-invasive brain activity recording methods2016

    • 著者名/発表者名
      Mejia Tobar A., Hyoudou R., Kita K., Nakamura T., Kambara H., Hanakawa T., Koike Y., and Yoshimura N
    • 学会等名
      Neuroscience 2016
    • 発表場所
      The San Diego Convention Center (San Diego, CA, USA)
    • 年月日
      2016-11-12 – 2016-11-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳波による脳情報のデコーディングとリハビリテーションへの応用2016

    • 著者名/発表者名
      吉村奈津江
    • 学会等名
      神奈川県ヘルスケア・ニューフロンティア講座
    • 発表場所
      横浜崎陽軒(横浜市)
    • 年月日
      2016-10-23
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural representation of wrist motor coordinate frames and their application2016

    • 著者名/発表者名
      Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      ATR Mini Symposium on Sensorimotor Control and Robotics
    • 発表場所
      ATR (京都府)
    • 年月日
      2016-08-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Classifying force level of hand grasping and opening using electroencephalography cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura N., Okushita R., Aikawa H., Kambara H., Hanakawa T., and Koike Y.
    • 学会等名
      The Sixth International Brain-Computer Interface Meeting 2016
    • 発表場所
      The Asilomar Conference Center in Pacific Grove, California, USA
    • 年月日
      2016-05-30 – 2016-06-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Electromyographic activity reconstruction of ankle flexors and extensors from estimated cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Mejia Tobar A., Hyoudou R., Kita K., Nakamura T., Kambara H., Hanakawa T., Koike Y., and Yoshimura N.
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS 2016)
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2016-05-08 – 2016-05-09
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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