頭皮脳波によるリズム想像のデコーディング

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K12456
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 田中 聡久 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70360584)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 認知科学 / 脳神経科学 / 音楽認知 / 信号処理

研究実績の概要

前年度は，音楽の主要な構成要素であるリズム想像をどのように脳活動から検出するかについて研究を進めていた．そのために，1拍子，2拍子，3拍子の異なる3種類のリズムを想像している実験参加者の脳波を測定し，異なる想像リズムの間には，脳波のスペクトルに統計的に有意な差があることを明らかにした．
今年度は，さらにその測定した脳波に関して，正準相関分析法とサポートベクターマシン（SVM）を用いることで，高い精度で想像中のリズムを推定することが可能になった．この結果は，Frontiers in Human Neuroscience 誌（Web of Science で Q1 ランク）に掲載された．
また，リズムと体の動きに関する研究も実施した．具体的には，ある一定の間隔で実験参加者に指を動かすタッピング課題を課し，タッピング間隔の正確さと，脳活動，特にベータ帯域のパワー変化に関する関連を調べた．その結果，タッピングの正確さと，ベータ帯域のパワー変動の間には相関があることを明らかにした．この結果は，論文としてまとめ，すでにジャーナルに投稿済みである．
その一方で，人間が音楽を聞いているとき，音楽の馴染み度，および集中度が脳活動にどのように関係しているのかについて，音楽と脳波の間の相互相関（引き込み応答）を調べることで解明を進めた．前年度に馴染みの薄い音楽は，馴染みのある音楽より引き込み応答が強くなるという結果を得て，Frontiers in Human Neuroscience 誌に再録されたが，本年度は，馴染みによる引込は，実は傾聴時の注意度に関係しているのではないかという仮説に基づき，実験を実施した．その結果，音楽に注意を向けていない状況下でも，前年度と同じ様な結果か得られた．つまり，音楽の馴染みに関する応答は，向けている注意とは関係ないことがわかり，この結果についても論文を投稿中である．

研究成果

• [雑誌論文] Neural Entrainment to Auditory Imagery of Rhythms (2017)
  • 著者名/発表者名: Okawa Haruki、Suefusa Kaori、Tanaka Toshihisa
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 11 ページ: 1
  • DOI: 10.3389/fnhum.2017.00493
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Familiarity Affects Entrainment of EEG in Music Listening (2017)
  • 著者名/発表者名: Kumagai Yuiko、Arvaneh Mahnaz、Tanaka Toshihisa
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 11 ページ: 1
  • DOI: 10.3389/fnhum.2017.00384
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Classification of familiarity based on cross-correlation features between EEG and music (2017)
  • 著者名/発表者名: Kumagai Yuiko、Arvaneh Mahnaz、Okawa Haruki、Wada Tomoya、Tanaka Toshihisa
  • 雑誌名: 2017 39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC) 巻: 1 ページ: 2879-2882
  • DOI: 10.1109/EMBC.2017.8037458
  • 査読あり / 国際共著