皮質脳波信号処理に基づく運動・言語の脳-コンピュータインターフェイスの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20300199
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: リハビリテーション科学・福祉工学
• 研究機関: 近畿大学
• 研究代表者: 加藤 天美 近畿大学, 医学部, 教授 (00233776)
• 研究分担者: 柴田 智広 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 准教授 (40359873) ; 平田 雅之 大阪大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (30372626)
• 連携研究者: 中野 直樹 近畿大学, 医学部, 講師 (60258027)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 事象関連脱同期 / 皮質脳波 / 脳-コンピュータインターフェイス / 微小神経回路 / てんかん源性 / 脳磁図 / 言語企図 / 言語賦活

研究概要

脳-コンピュータインターフェイス(BCI)は意図的な脳活動を情報としてコンピュータでとらえるシステムを総称する。本研究では、脳神経外科患者の協力を得て、運動課題時(3種の手運動)と言語(3母音黙読)課題時の皮質脳波を入力とするBCIの開発研究を行った。その結果、運動企図に関しては、患者がどの様な運動を企図しているか運動前に、86.6±5.8%の確率で予測できた。さらに言語企図に関しては、チャンスレベル(33%)を大きく超える53-63%の判別性能を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Reorganization of sensorimotor function after functional hemispherectomy studied using near-infrared spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Honda N, Matuoka T, Sawada Y, Nakano N, Suwen L, Higashimoto Y, Fukuda K, Ohgi S, Kato A
  • 雑誌名: a case report. Pediatric Neurosurgery 46 ページ: 313-317, DOI :10.1159/000321595
  • 査読あり
• [雑誌論文] ヒト皮質脳波からの黙読母音の判別に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田純起,柴田智広,露口尚弘,中野直樹,原嘉信,岡田理恵子,池田和司,加藤天美
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告.NC,ニューロコンピューティング 110 ページ: 45-50
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bonnet Bypass to Proximal Trunk of Middle Cerebral Artery with a Radial Artery Interposition Graft (2010)
  • 著者名/発表者名: Sanada Y, Iwaisako K, Kamiyama H, Yoshimine T, Kato A
  • 雑誌名: Technical Note. Minim Invas Neurosurg 53 ページ: 203-206, DOI:10.1055/s-0030-1263109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Training in endoscopic endonasal transsphenoidal surgery using a skull model and eggs. (2010)
  • 著者名/発表者名: Okuda T, Kataoka K, Kato A
  • 雑誌名: Acta Neurochir (Wien). 152 ページ: 1801-1804, DOI:10.1007/s00701-010-0728-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] 日本におけるてんかんの実態キャリーオーバー患者の問題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大塚頌子,赤松直樹,加藤天美,木下真幸,久保田英幹,小西徹,笹川睦男
  • 雑誌名: てんかん研究 27 ページ: 402-407
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescence-guided surgery of metastatic brain tumors using fluorescein sodium. (2010)
  • 著者名/発表者名: Okuda T, Kataoka K, Yabuuchi T, Yugami H, Kato A
  • 雑誌名: J Clin Neurosci 17 ページ: 118-121, DOI:10.1016/j.jocn.2009.06.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Movement induces suppression of interictal spikes in sensorimotor neocortical epilepsy. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Kishima H, Goto T, Saitoh Y, Oshino S, Hosomi K, Kato A, Yoshimine T
  • 雑誌名: Epilepsy Res 87 ページ: 12-17, DOI:10.1016/j.eplepsyres.2009.07.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surgical technique for a cystic-type metastatic brain tumor : transformation to a solid-type tumor using hydrofiber dressing. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okuda T, Teramoto Y, Yugami H, Kataoka K, Kato A
  • 雑誌名: Surg Neurol 72(6) ページ: 703-706, DOI:10.1016/j.surneu.2009.07.045
  • 査読あり
• [雑誌論文] 責任血管が三叉神経を貫通する特発性三叉神経痛の微小血管減圧術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 渡邉啓,中西欣弥,中野直樹,岩倉倫裕,加藤天美
  • 雑誌名: 脳神経外科(ISSN 0301-2603) 37 ページ: 255-259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural decoding using gyral and intrasulcal electrocorticograms. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Kato A, Shibuya D, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: Neuroimage 45(4) ページ: 1099-1106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Treatment of leptomeningeal carcinomatosis from gastric cancer. (2009)
  • 著者名/発表者名: Okuda T, Kataoka K, Kato A
  • 雑誌名: Gan To Kagaku Ryoho 36(4) ページ: 599-603
  • 査読あり
• [雑誌論文] フェニトイン注射薬の使用実態調査:日本てんかん学会評議員・会員を対象としたアンケート調査 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大澤真木子,井上有史,亀山茂樹,加藤天美,松浦雅人,永井利三郎,大塚頌子,渡辺雅子
  • 雑誌名: てんかん研究 27 ページ: 51-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Language dominance and mapping based on neuromagnetic oscillatory changes : comparison with invasive procedures. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Goto T, Barnes G, Umekawa Y, Yanagisawa T, Kato A, Oshino S, Kishima H, Hashimoto N, Saitoh Y, Tani N, Yorifuji S, Yoshimine T
  • 雑誌名: J Neurosurg 112 ページ: 528-538
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serial volumetric assessment of the natural history and growth pattern of incidentally discovered meningiomas. (2009)
  • 著者名/発表者名: Hashiba T, Hashimoto N, Izumoto S, Suzuki T, Kagawa N, Maruno M, Kato A, Yoshimine T
  • 雑誌名: J Neurosurg 110 ページ: 675-684, DOI : 10.3171/2008.8.JNS 08481
  • 査読あり
• [雑誌論文] てんかん性異常波伝播の脳磁図解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤天美,押野悟,平田雅之
  • 雑誌名: 臨床脳波 51 ページ: 410-417
• [雑誌論文] Cutting Edge脳神経外科手術を変えるデジタル技術の展開(特集脳神経外科-最新ギアの最前線) (2009)
  • 著者名/発表者名: 加藤天美,鎌田恭輔,宝金清博
  • 雑誌名: Medical torch 5 ページ: 8-19
• [雑誌論文] MRI-Based Correction for Partial Volume Effect Improves Detectability of Intractable Epileptogenic Foci on I-123 Iomazenil Brain SPECT Images. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kato H, Shimosegawa E, Oku N, Kitagawa K, Kishima H, Saitoh Y, Kato A, Yoshimine T, Hatazawa J
  • 雑誌名: J Nucl Med 49 ページ: 383-389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Management of skull base defect with bFGF after extensive skull base surgery-Two-case report-. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto N, Taniguchi M, Kato A, FujimotoY, Yoshimine T
  • 雑誌名: Minim Invas Neurosurg 51 ページ: 136-139
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ipsilateral motor-related hyperactivity in patients with cerebral occlusive vascular disease. (2008)
  • 著者名/発表者名: Oshino S, Kato A, Hirata M, Kishima H, Saitoh Y, Fujinaka T, Yoshimine T
  • 雑誌名: Stroke 39 ページ: 2769-2775
  • 査読あり
• [雑誌論文] 悪性リンパ腫におけるfluorescein術中蛍光診断の有用性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥田武司,片岡和夫,加藤天美
  • 雑誌名: 脳神経外科 36 ページ: 1001-1004
  • 査読あり
• [雑誌論文] 対側病変を有する左半球広範性皮質形成異常に伴った難治性West症候群のてんかん外科治療 (2008)
  • 著者名/発表者名: 青天目信,下野九理子,沖永剛志,今井克美,神尾範子,最上友紀子,新谷研,貴島晴彦,加藤天美,永井利三郎,大園恵一
  • 雑誌名: 19 ページ: 45-55
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distorted depth perception under the microscope : compensation by surgical navigator and image projection. (2008)
  • 著者名/発表者名: 加藤天美
  • 雑誌名: Acta Med Kinki Univ 33 ページ: 1-5
• [雑誌論文] 視床下核刺激パラメーター変更の効果発現から考察した進行性パーキンソン病における刺激のメカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野直樹,渡邉啓,中西欣弥,加藤天美
  • 雑誌名: Functional neurosurgery. 47 ページ: 14-15
• [雑誌論文] 痙縮に対するITB療法による治療 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内山卓也,住井利寿,湯上春樹,中村英剛,山田恭史,加藤天美
  • 雑誌名: Functional neurosurgery. 47 ページ: 66-67
• [雑誌論文] 脳深部刺激療法(<小特集>バイオニックヒューマン生体機械融合インタフェース～) (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野直樹,加藤天美
  • 雑誌名: 映像情報メディア 62 ページ: 846-848
• [雑誌論文] 求心路遮断性疼痛に対する運動野刺激療法,脊髄刺激療法の作用機序 (2008)
  • 著者名/発表者名: 貴島晴彦,齋藤洋一,平山東,平田雅之,押野悟,谷直樹,細見晃一,加藤天美,吉峰俊樹
  • 雑誌名: CI研究 29 ページ: 153-158
• [学会発表] Language function associated with phonemic and context cue in verbal fluency tasks : an fMRI study. (2010)
  • 著者名/発表者名: Okada R
  • 学会等名: 29th International Congress of Clinical Neurophysiology
  • 発表場所: Kobe Japan
  • 年月日: 2010-10-28
• [学会発表] Only a few ECoG electrodes can discriminate words in mind. (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田純起
  • 学会等名: Neuro 2010
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] ヒト大脳・小脳皮質スライスの細胞構築と多電極システムによる神経活動の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山崎裕介
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] ヒト皮質脳波からの黙読母音の判別に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 池田純起
  • 学会等名: 包括型脳科学研究推進支援ネットワーク2010夏のワークショップ
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-07-27
• [学会発表] Less ECoG Electrodes Discriminate Words in Mind Better. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda S
  • 学会等名: The fifth international workshop on Statistical Analysis of Neuronal Data
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
  • 年月日: 2010-05-20
• [学会発表] A Study on Discriminating Words Read Silently from Human Electrocorticogram. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeda S
  • 学会等名: 2010 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2010-03-03
• [学会発表] P2-11対側に二次性焦点を形成した下側頭回神経節細胞腫による難治性てんかんの一例(症例報告) (2008)
  • 著者名/発表者名: 林淑文
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] P1-42抗てんかん剤によってPisa症候群を呈した1例 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中野直樹
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] O1-1てんかん焦点診断におけるI-123iomazenil SPECTとFDG-PETの比較 (2008)
  • 著者名/発表者名: 細見晃一
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] 02-20前方脳梁離断術前後での発作間欠期脳磁図の変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 押野悟
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] 02-25テレビ会議システムを用いたてんかん外科診療ネットワークの構築 (2008)
  • 著者名/発表者名: 加藤天美
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] 02-28側頭葉てんかん手術の社会生活状況に及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 貴島晴彦
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [学会発表] 02-57てんかん外科のための脳波律動変化を用いた脳機能マッピング (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-09-30
• [図書] Progress in Epileptic Disorders Vol.6(Ikeda A, Inoue Y, eds.)(Motor Control and Epilepsy-Functional Restoration after Epilepsy Surgery Involving Sensorimotor Cortex-) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kato A, Oshino S, Hirata M, Kishima H, Yanagisawa T, Taniguchi M, Hosomi K, Goto T, Yoshimine T, Okinaga T, Shimono K, Imai K
  • 総ページ数: 139-149
  • 出版者: John Libbey Eurotext, France
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.med.kindai.ac.jp/nouge/