地域に根差した脳波セルフコントロールによる集中力向上支援システムの開発

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K13251
• 研究機関: 函館工業高等専門学校
• 研究代表者: 圓山 由子 函館工業高等専門学校, 生産システム工学科, 准教授 (80723353)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 脳波 / バイオフィードバック / 実行機能

研究実績の概要

本研究のテーマである「地域に根差した脳波セルフコントロールによる集中力向上支援システムの開発」について2022年度は被験者が楽しんでセルフコントロールの訓練を行えるシステムの開発を中心に取り組んだ。前年度の研究において、脳波コントロールの精度は被験者の「やる気」に大きく依存することが判明した。これにより、被験者が楽しく訓練を行うためにコントロール精度をスコアとして反映させるゲームアプリを作成した。被験者(N=4)に対し、ゲームを用いたバイオフィードバックによる脳波コントロール訓練を行った。その結果、1人を除いて有意な精度向上は見られなかった。有意差がない被験者からはゲームのスコアが思うように上がらずストレスになったとの意見が挙がった。また、これらの不快感が一時的なものではなく比較的長く続き、その後の授業等学習の場面で集中力の低下を感じる等悪影響があったと述べた被験者もいた。この結果から、ゲーム方式による訓練システムが脳波コントロールだけでなく計測後の学習時の脳活動に悪影響を与えている可能性が推測された。一方で、有意にコントロール精度が向上した被験者はゲームのスコアが向上していくのを楽しんで訓練に取り組むことが出来、訓練後の学習もスムーズに行えたと回答した。これらの結果が生じた原因としてゲームの内容ないし液晶画面の刺激が脳活動に影響を与えていると推測した。そこで集中力を要するタスクを実行する前にゲーム等液晶画面を見ることの脳波への影響を評価する実験を行った。その結果、ゲームの得意不得意やコンテンツ内容にかかわらずその後のタスク実行時の集中力を低下させ、ストレスの原因となることが示唆された。この結果は2023年8月に開催される第46回日本神経科学大会にて発表する。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究における脳波バイオフィードバックコントロール訓練システムでは主に携帯できるデジタル機器に視覚刺激をフィードバックとして提示する手法を取り入れていた。しかしながら、液晶画面の視覚刺激が集中力を阻害することが示唆されたため、音や振動によるフィードバックに変更したシステムを開発する必要がある。また、コロナによる感染防止対策により療育機関での検証が実施困難であったため、やや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

2023年度は脳波バイオフィードバック刺激を音や振動で提示するシステムを開発する。視覚刺激の脳波への影響が少なく不快感を感じない被験者には従来の映像によるフィードバックシステムによる訓練を継続し、検証を続ける。またこの訓練システムの効果は被験者の「やる気」に大きく依存するためコントロール精度のみでなく、「やる気」についても定量化し、フィードバックする手法を検討する。「やる気」の定量化には、前頭前野の脳波を計測し、各周波数成分及び振幅の大きさから評価を行う。加えて療育施設や支援学校での検証を行い、各被験者の意見を基に改善を行う。また、これらの結果を纏めて論文発表を行う予定である。

次年度使用額が生じた理由

2022年度はコロナの影響により、海外及び国内での国際学会発表を取りやめた。また、療育施設での検証を実施できなかったため追加の機材購入も行わなかったため次年度使用額が生じた。2023年度は8月1日～4日に開催される第46回日本神経科学大会で学会発表を行うため旅費として予算を使用する。また、療育施設での検証を行い、改善案が出た場合は追加機材、ソフトウェアの購入を行う。また、脳活動として「やる気」を定量化するために前頭前野から安定して記録できる高品質ウェアラブル脳波計アルタイルを購入する予定である。