脳科学と情報科学を融合させたＢＭＩ構築のための多チャネル脳波信号処理技術の革新

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23500202
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知覚情報処理・知能ロボティクス
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 牧野 昭二 筑波大学, システム情報系, 教授 (60396190)
• 研究分担者: ルトコフスキ トマシュ 筑波大学, システム情報系, 講師 (50415238) ; 宮部 滋樹 筑波大学, システム情報系, 助教 (50598745)
• 連携研究者: 寺澤 洋子 筑波大学, 図書館情報メディア系, 助教 (70579094) ; 山田 武志 筑波大学, システム情報系, 准教授 (20312829)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 情報センシング / マルチチャネル信号処理

研究概要

本プロジェクトでは、人が音の空間性を認識するときの脳活動に着目し、基礎研究を行なうとともに、このような空間性を有する音の聴取時に観察される特徴ある脳活動を利用したブレインマシンインタフェースの開発を行なった。今年度は、空間聴覚刺激に対する事象関連電位の統計的特徴に基づいた電極と潜時の選択手法を提案し、識別率を向上させた。音の出力法の試みでは、スピーカによる実音源と仮想音源でP300反応に個人差があること、視覚刺激より振幅が小さいこと、頭部伝達関数を利用した空間聴覚刺激が後頭部にP300を誘発させることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Workshops of the Fifth International Brain-Computer Interface Meeting : Defining the Future (2014)
  • 著者名/発表者名: T. M. Rutkowsk
  • 雑誌名: Taylor & Francis, Brain-Computer Interfaces 巻: Vol.1,No.1 ページ: 27- 49
  • DOI: 10.1080/2326263X.2013.876724
  • 査読あり
• [雑誌論文] Brain Evoked Potential Latencies Optimization for Spatial Auditory Brain (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Cai, S. Makino and T. M. Rutkowski
  • 雑誌名: Springer Cognitive Computation (Special Issue : Advances on Brain Inspired Computing) 巻: Volume5,Number2
  • DOI: 10.1007/s12559-013-9228-x
  • 査読あり
• [学会発表] Spatial Auditory and Tactile BCI in Application to Vehicular Robot Control (2013)
  • 著者名/発表者名: T. M. Rutkowski
  • 学会等名: University of Cincinnati
  • 発表場所: Cincinnati, OH, USA
  • 年月日: 20131114-17
• [学会発表] Bone- conduction- based Brain Computer Interface Paradigm- EEG Signal Processing, Feature Extraction and Classification - (2013)
  • 著者名/発表者名: D. Aminaka, K. Mori, T. Matsui, S. Makino, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 9th International Conference on SIGNAL IMAGE TECHNOLOGY & INTERNET BASED SYSTEMS
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] Auditory Brain- Computer Interface Paradigm with Head Related Impulse Response- based Spatial Cues (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Nakaizumi, K. Mori, T. Matsui, S. Makino, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 9th International Conference on SIGNAL IMAGE TECHNOLOGY & INTERNET BASED SYSTEMS
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] EEG Signal Processing and Classification for the Novel Tactile- Force Brain- Computer Interface Paradigm (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kono, D. Aminaka, S. Makino, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 9th International Conference on SIGNAL IMAGE TECHNOLOGY & INTERNET BASED SYSTEMS
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] Novel spatial tactile and bone-conduction auditory brain computer interface (2013)
  • 著者名/発表者名: T. M. Rutkowski, H. Mori, S. Makino, K. Mori
  • 学会等名: The 43rd annual meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, California, USA
  • 年月日: 2013-11-09
• [学会発表] Novel Virtual Moving Sound-based Spatial Auditory Brain-Computer Interface Paradigm (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Lelievre and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 6th International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2013-11-06
• [学会発表] Classifying P300 Responses to Various Vowel Stimuli for Auditory Brain-Computer Interface (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Matsumoto, S. Makino, K. Mori and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2013
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] Spatial Auditory BCI with ERP Responses to Front-Back to the Head Stimuli Distinction Support (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Cai, S. Makino, T. M. Rutkowski
  • 学会等名: Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2013
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] Spatial Auditory BCI Paradigm based on Real and Virtual Sound Images Generation (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Nishikawa, S. Makino, T. M. Rutkowski
  • 学会等名: Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2013
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2013-10-31
• [学会発表] Multi-command Chest Tactile Brain Computer Interface for Small Vehicle Robot Navigation (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Mori, S. Makino, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 2013 International Conference on Brain and Health Informatics
  • 発表場所: Maebashi, Gunma, Japan
  • 年月日: 2013-10-30
• [学会発表] Single Trial BCI Classification Accuracy Improvement for the Novel Virtual Sound Movement- based Spatial Auditory Paradigm (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Lelievre, Y. Washizawa, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2013
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2013-10-30
• [学会発表] Classification Improvement of P300 Response Based Auditory Spatial Brain-Computer Interface Paradigm (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Chang, S. Makino, T. M. Rutkowski
  • 学会等名: IEEE TENCON 2013
  • 発表場所: Xi ' an, Shaanxi, China
  • 年月日: 2013-10-23
• [学会発表] Auditory and Tactile Brain Computer Interfaces for Locked-in State Patients and Healthy Users (2013)
  • 著者名/発表者名: T. M. Rutkowski, H. Mori, M. Chang, S. Kono, D. Aminaka and C. Nakaizumi
  • 学会等名: 日本・ポーランド科学技術セミナー
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2013-10-16
• [学会発表] BEYOND VISUAL P300 BASED BRAIN-COMPUTER INTERFACING PARADIGMS (2013)
  • 著者名/発表者名: T. M. Rutkowski
  • 学会等名: Innovations in Information and Communication Science and Technology (IICST 2013)
  • 発表場所: Tomsk, Russia
  • 年月日: 2013-09-03
• [学会発表] Network Based Complexity Analysis in Tactile Brain Computer Interface Task (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Mori, Y. Matsumoto, S. Makino, Z. R. Struzik, D. Mandic, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 35th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2013-07-04
• [学会発表] Spatial Tactile and Auditory Brain Computer Interface based on Head Position Stimulation (2013)
  • 著者名/発表者名: T. M. Rutkowski, H. Mori, Y. Matsumoto, Z. R. Struzik, S. Makino, D. Mandic, and K. Mori
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-06-21
• [学会発表] Comparison of P300 Responses in Auditory, Visual and Audiovisual Spatial Speller BCI Paradigms (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Chang, N. Nishikawa, Z. R. Struzik, K. Mori, S. Makino, D. Mandic, T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 5th International Brain-Computer Interface Meeting 2013
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2013-06-04
• [学会発表] Multi-Command Tactile and Auditory Brain Computer Interface based on Head Position Stimulation (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Mori, Y. Matsumoto, Z. R. Struzik, K. Mori, S. Makino, D. Mandic, T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 5th International Brain-Computer Interface Meeting 2013
  • 発表場所: California, USA
  • 年月日: 2013-06-04
• [学会発表] Multi-command Tactile Brain ComputerInterface: A Feasibility Study (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Mori, Y. Matsumoto, V. Kryssanov, E. Cooper, H. Ogawa, S. Makino, Z. R. Struzik, and T. M. Rutkowski
  • 学会等名: The 8th International Workshop on Haptic and Audio Interaction Design
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2013-04-18