スマート端末を用いた脳状態計測技術の開発とビッグデータ解析

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21H04909
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 天野 薫 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (70509976)
• 研究分担者: 本吉 勇 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (60447034) ; 橋本 悠希 筑波大学, システム情報系, 准教授 (10601883)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2025-03-31
• キーワード: アルファ波 / 脳波 / スマートフォン / ビッグデータ / アプリ

研究実績の概要

研究代表者の研究によって，ジター錯視と呼ばれる錯覚現象を使うと，8-13 Hz程度の脳波であるアルファ波の周波数が，脳波計を使うことなく定量化できる可能性が見出されている．
30名の被験者に対して一ヶ月にわたり，スマートウォッチによる活動量計測とジター錯視のアプリを用いたアルファ波周波数の計測を行った．その結果、アルファ波の周波数が日内変動しており，昼頃に最も高くなることが明らかになった．
なお，被験者によっては錯視の見えが必ずしも安定しないという問題があったため，刺激配置の最適化を行い，安定的にジター錯視が知覚される刺激付置を見出した．
さらにジター錯視の揺れの大きさとアルファ波の強度を比較する実験を行った．その結果，ジター刺激提示直前のアルファ波強度が弱いほどジター錯視の揺れが大きいことが示された．以上の結果から，アルファ波の周波数に加えて強度が，実際に脳波を測定することなくアプリで測定できる可能性が示された．

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

当初の計画通り進捗している．

今後の研究の推進方策

アルファ波の強度を測定するためのアプリの実装を進めるとともに．アルファ波の周波数，強度をニューロフィードバックによって変調する技術の開発を行う．

研究成果

• [雑誌論文] Neural correlates of impulsive compulsive behaviors in Parkinson’s disease: A Japanese retrospective study (2023)
  • 著者名/発表者名: Kimura, I., Revankar, S.G., Ogawa, K., Amano, K., Kajiyama Y., Mochizuki H.
  • 雑誌名: NeuroImage: Clinical 巻: 37 ページ: 103307
  • DOI: 10.1016/j.nicl.2022.103307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quadripulse Stimulation: A Replication Study with A Newly Developed Stimulator (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura, I., Ugawa, Y., Hayashi, M., Amano, K.
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 15(3) ページ: pp. 579-581
  • DOI: 10.1016/j.brs.2022.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency- and Phase-Dependent Effects of Auditory Entrainment on Attentional Blink (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Shibusawa, S., Amano, K.
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 56(4) ページ: pp. 4411-4424
  • DOI: 10.1111/ejn.15760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Can enhancement and suppression concurrently guide attention? An assessment at the individual level (2022)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Amano, K.
  • 雑誌名: F1000Research 巻: 11 ページ: 232
  • DOI: 10.12688/f1000research.77430.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Building a decoder of perceptual decisions from microsaccades and pupil size (2022)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, R., Bardin, J-B., Koizumi, A., Motoyoshi, I., Amano, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Psychology 巻: 13 ページ: Article 942859
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2022.942859
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macromolecular tissue volume mapping of lateral geniculate nucleus subdivisions in living human brains (2022)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Amano, K.
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 265 ページ: 119777
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2022.119777
  • 査読あり
• [雑誌論文] 視覚情報処理のクロックとしてのアルファ波 (2022)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: Vol.73, No. 1 ページ: pp. 18-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microstructural properties of human brain revealed by fractional anisotropy can predict the after-effect of intermittent theta burst stimulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kimura, I., Oishi, H., Hayashi, M., Amano, K.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex Communications 巻: 3 ページ: pp. 1-11
  • DOI: 10.1093/texcom/tgab065
  • 査読あり
• [雑誌論文] The DecNef collection, fMRI data from closed-loop decoded neurofeedback experiments (2021)
  • 著者名/発表者名: Cortese, A., Tanaka, C,S., Amano, K., Koizumi, A., Lau, H., Sasaki, Y., Shibata, K., Taschereau-Dumouche, V., Watanabe, T., Kawato, M.
  • 雑誌名: Scientific Data 巻: 8 ページ: 65
  • DOI: 10.6084/m9.figshare.13578008
  • 査読あり
• [学会発表] tACS at the alpha frequency affects several alpha components in different manners (2022)
  • 著者名/発表者名: Shibusawa S., Kawashima T., Amano, K.
  • 学会等名: The 22nd International Conference on Biomagnetism
  • 国際学会
• [学会発表] ジター錯視を用いたアルファ波計測とその応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: WLWB研究会キックオフミーティング
  • 招待講演
• [学会発表] 運動外挿の神経相関: 脳波計測による検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中山遼平, 天野薫, 村上郁也
  • 学会等名: 日本視覚学会2022年夏季大会
• [学会発表] Neuroimaging characteristics of impulse control disorders and dopamine dysregulation syndrome in Parkinson’s Disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Kimura I., Kajiyama Y., Revankar, S.G., Ogawa, K., Amano, K., Mochizuki H.
  • 学会等名: Neuroscience 2022
  • 国際学会
• [学会発表] パーキンソン病に伴う衝動的行動の神経基盤-本邦での後方視的検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 木村一皓, 梶山裕太, Revankar S. Gajanan, 小河浩太郎, 天野薫, 望月秀樹
  • 学会等名: NEURO2022
• [学会発表] パーキンソン病に伴う衝動的行動における機能的結合の解析-本邦での後方視的検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 木村一皓, 梶山裕太, Revankar S. Gajanan, 小河浩太郎, 天野薫, 望月秀樹
  • 学会等名: 第24回日本ヒト脳機能マッピング学会
• [学会発表] 情動の変化に伴うアルファ波と心拍変動の関連 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也, 白鳥帆香, 天野薫
  • 学会等名: 第40回日本生理心理学会大会
• [学会発表] ジター錯視を用いたアルファ波計測とその応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: ヒューマンオーグメンテーション社会連携講座第二回シンポジウム ”生体情報は人間拡張の夢をみるか?”
  • 招待講演
• [学会発表] The microstructural changes in human brain induced by intermittent theta burst stimulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Kimura I., Oishi H., Hayashi J. M., Kaoru A.
  • 学会等名: Brain Box Initiative Conference 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Format-dependent representations of time intervals (2021)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, M.J., Amano, K.
  • 学会等名: 43rd European Conference on Visual Perception
  • 国際学会
• [学会発表] Quantitative structural mapping of the lateral geniculate nucleus subdivisions in living human brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Amano, K.
  • 学会等名: Organization for Human Brain Mapping
  • 国際学会
• [学会発表] Predicting the response to intermittent theta burst stimulation (iTBS) from the microstructural properties of the white matter (2021)
  • 著者名/発表者名: Kimura, I., Oishi, H., Hayashi, M.J., Amano, K.
  • 学会等名: Cognitive Neuroscience Society 2021 Virtual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による脳の微細構造の変化と運動誘発電位の変化の関連性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
  • 学会等名: 第51回日本臨床神経生理学会
• [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による運動誘発電位の変化と脳微細構造との関連性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
  • 学会等名: 第2回領域会議「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」
• [学会発表] 感覚引き込み刺激の周波数は妨害刺激の有無によって変化する (2021)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也, 澁澤柊花, 天野薫
  • 学会等名: 日本基礎心理学会第40回大会
• [学会発表] 10 Hz聴覚引き込み刺激が注意の瞬きに与える影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也, 澁澤柊花, 天野薫
  • 学会等名: 日本心理学会第85回大会
• [学会発表] 間欠的シータバースト刺激による運動誘発電位の変化と白質の微細構造との関連性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木村一皓, 大石浩輝, 林正道, 天野薫
  • 学会等名: 第23回ヒト脳機能マッピング学会
• [学会発表] ヒトの脳活動を非侵襲的に操作して視知覚を生み出す脳内機構に迫る (2021)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 応用脳科学コンソーシアム 応用脳科学アカデミー
  • 招待講演