| 研究課題/領域番号 |
19K20392
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
横田 悠右 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報工学研究室, 研究員 (10710593)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 脳波 / virtual reality / 事象関連電位 / フィードバック関連陰性電位 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、VR空間と完全に時刻同期可能な脳波計測システムを研究開発し、ユーザが高いモチベーションでVRコンテンツを体験中の注意やエラー、恐怖喚起といったヒトのリアルな脳活動に関する事象関連電位を解析することである。
初年度は、VR空間と完全に時刻同期できる脳波計測システムの構築とそれを用いた脳波実験を行った。VR空間と脳波計測システムの動機には両デバイス間で共通のタイムクロックを共有させる方法を採用した。具体的には、VRデバイスを動作させるためのコンピュータのCPUタイムを基準にした。VRデバイスのCPUタイムを無線で情報送信できる技術を利用し、この情報を受信できる機能を脳波計に搭載した。本システムによって、VRデバイス上で発生したすべてのイベントはCPUタイムと関連付けられた状態で出力される。同時に、このCPUタイムは計測中の脳波データのすべてのサンプリングポイントに関連付けられている。そのため、VR体験中に発生したすべてのイベントにおける脳波データの解析が可能になった。
開発したシステムを用いて本研究では、人がエラーを検出したときの脳波実験を行った。実験課題は、VR空間で行うシューティングゲームである。ユーザの正面に砲台が設置されており、砲台から砲弾がプレイヤーに向けて発射される。プレイヤーは手持ちのレーザーがんで飛来する砲弾を打ち落とすことが課題である。本課題によって、飛来する砲弾の大きさや速度を変化させつつ、プレイヤーが砲弾を打ち落としたときと失敗したとき、すなわちエラーのときの脳波データを計測した。実験の結果、プレイヤーが迎撃に失敗したエラーイベントにおいてフィードバック陰性電位と呼ばれる脳波成分が観測された。さらに、この脳波成分はプレイヤーが連続して迎撃に成功したいたときに発生したエラーにおいてより大きな陰性電位を観測した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
VR空間と完全に時刻同期できる脳波計測システムの基盤を開発することに成功した。実際に脳波計測実験を行い、VR空間と脳波データの間の時刻データが正しく同期していることを確認した。基盤システムの開発に成功したことは、当初の計画が正常に進展しており、さらにその上、脳波計測実験を実施し、その実験も成果が得られた。初年度の実験は、VR空間で人のエラーに関する脳波を計測することである。VRシューティングゲームを課題として、シューティングゲームを実施中の複数人の脳波データを計測することに成功した。解析したデータは、学術学会等にて成果を報告した。また学術論文として投稿しており、その成果を幅広く世界に発信している。以上の成果から、初年度における研究成果は、当初の計画以上に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
開発した基盤システムを用いて、新たな脳波計測実験を行う。初年度はシューティングゲームを用いたときの人のエラー活動に関して焦点を当てた。次年度は、人が恐怖を感じたときに発生する脳波成分を研究対象とする。VRデバイスを使った実験の利点は、VRが提供する多大な没入感である。限られた視界の中で、現実では再現できない要素もVR空間であれば自在に操ることができる。このような特徴は、VR空間におけるホラーゲームにおいて多いに利用できる。恐怖感は人が本能的に感じる感情であり、その恐怖感に関する脳活動を検出できれば、ゲームや商品の評価のみならず、メンタルトレーニングやカウンセリングにおける応用も可能になると考えられる。それゆえ、次年度は恐怖を感じる実験課題の構築とその脳波計測実験を行う。
次に、計測した脳波データの解析方法に関しても研究を行う。VR空間では、人はその空間において様々な情報を取得するために、VRヘッドセットを取り付けている頭の動きが大きくなりやすい。そのため、計測した脳波データに対してアーチファクトと呼ばれるノイズ成分が混入しやすい。このアーチファクトは脳波解析において神経由来の活動と区別することが困難になるため、計測信号の中から、アーチファクトを分離する手法の開発と利用は重要な研究テーマである。そのため、頭の動きを追跡するためのセンサーを取り付け、頭の動きとそれにより混入したアーチファクトの関連付けを行い、VR空間で計測したデータの中からアーチファクトを検出・除去するための手法の開発も併せて行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
VR空間と完全に時刻同期可能な基盤システムの構築が当初の予定以上に順調に行うことができたため、次年度使用額が生じた。次年度は、恐怖を対象した脳波計測実験を行うため、その実験実施に経費を計上する。また、計測したデータに対して、神経信号由来のデータとアーチファクト由来のデータの切り分けを行うため、この信号解析手法の実施のための予算を使用する予定である。
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