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2014 年度 実績報告書

脳波計測と数理モデルによる可塑的脳活動の解析

研究課題

研究課題/領域番号 24560498
研究機関徳島大学

研究代表者

長篠 博文  徳島大学, ヘルスバイオサイエンス研究部, 教授 (40035655)

研究分担者 芥川 正武  徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 講師 (90294727)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード国際研究者交流 / アメリカ合衆国 / システム工学 / 脳波 / 聴覚 / 耳鳴り / 数理モデル / 可塑性
研究実績の概要

本研究は,脳活動システムの状態推定や脳活動状態の変化の数理モデルによる表現を目指して,脳波計測システム及び脳活動システムの可塑的数理モデルの構築を目的としている。具体的には,脳波計測による脳活動状態の推定では聴覚系における周期的刺激の想起,二つの周期の協調タッピングの学習を対象とし,脳活動状態変化の数理モデル化については二つの周期の協調タッピングの学習,耳鳴り音響療法治療過程を対象として研究を進め,次の成果を得た。
1.脳活動推定システムの性能を向上させるため,昨年度までに経験的モード分解を用いたHilbert Huang変換の手法を開発した。今年度は二つの周期の協調タッピングにおける脳部位間同期度の評価,脳波の周波数解析にこの手法を適用し,この手法の有効性を確認した。
2.周期的聴覚刺激(クリック音)の学習とその想起に関する脳波の解析を行い,一定の識別特性を得た。
3.二つの周期の協調タッピング発生神経回路の数理的モデルを作成するとともに,協調タッピングの学習システムを多層パーセプトロンニューラルネットワークを用いて構築し,実験結果をある程度再現できた。
4.耳鳴りの音響療法による治療の過程における脳聴覚系神経活動の変化を再現する数理モデルとして昨年度までのモデルを発展させて今年度は聴覚系におけるトノトピー構造を基本的に組み込んだ構造のモデルに拡張した。また,今年度は実際の時間スケールに近いシミュレーションでも音響療法の治療効果を再現することができた。神経細胞のモデルとしては,Integrate-and-Fire ニューロンモデルを,可塑性はホメオスタシス可塑性を用いた。耳鳴り音響療法の主要な2つの治療法であるマスカー療法とTRT (Tinnitus Retraining Therapy) のそれぞれに対応する概念的なシミュレーションを行い,良好な結果を得た。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 電極数とその配置法が脳内信号源推定精度に与える影響についての検討 ~国際式10-20電極配置法と偏在型電極配置法の比較~2015

    • 著者名/発表者名
      大崎竜輝,芥川正武,榎本崇宏,加治芳雄,七條文雄,古川和彦,長篠博文,小中信典,木内陽介
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: Vol. 114, No. 153 ページ: 13-18

  • [雑誌論文] Simulation of tinnitus generation and its relief by sound therapy with a realistic time scale2015

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Nagashino, Yohsuke Kinouchi, Ali A. Danesh and Abhijit S. Pandya
    • 雑誌名

      Advances in Biotechnology and Bioscience, Proceedings of The 6th International Conference on Bioscience and Bioinformatics, Dubai, UAE, February 22-24, 2015

      巻: Vol. 1 ページ: 9-16

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A computational framework with simplified tonotopicity for tinnitus generation and its management by sound therapy2015

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Nagashino, Yohsuke Kinouchi, Ali A. Danesh and Abhijit S. Pandya
    • 雑誌名

      Proceedings of The 6th International Multi-Conference on Complexity, Informatics, and Cybernetics, Orlando, USA, March 10-13, 2015

      巻: Vol. 1 ページ: 10-13

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hilbert-HuangCoherenceを用いた同期度解析2014

    • 著者名/発表者名
      近藤詠二,中平雄哉,芥川正武,榎本崇宏,加治芳雄,七條文雄,古川和彦,長篠博文,小中信典,木内陽介
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: Vol. 114, No. 153 ページ: 7-12

  • [雑誌論文] A computational model for tinnitus generation and its management by sound therapy2014

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Nagashino, Yohsuke Kinouchi, Ali A. Danesh and Abhijit S. Pandya
    • 雑誌名

      International Journal of Biology and Biomedical Engineering

      巻: Vol. 8 ページ: 191-196

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 測定電極数および配置法の違いが脳内信号源推定精度に与える影響についての検討2014

    • 著者名/発表者名
      大崎竜輝,芥川正武,榎本崇宏,加治芳雄,七條文雄,古川和彦,長篠博文,小中信典,木内陽介
    • 学会等名
      平成26年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 発表場所
      徳島大学工学部(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-13
  • [学会発表] Hilbert Huang Coherenceの時間分解能について2014

    • 著者名/発表者名
      近藤詠二,中平雄哉,芥川正武,榎本崇宏,加治芳雄,七條文雄,古川和彦,長篠博文,小中信典,木内陽介
    • 学会等名
      平成26年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 発表場所
      徳島大学工学部(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-13
  • [学会発表] ニューラルネットワークを用いた非線形システム解析に統計的手法を取り入れた評価法2014

    • 著者名/発表者名
      木内敬浩,芥川正武,榎本崇宏,長篠博文,小中信典,木内陽介
    • 学会等名
      平成26年度電気関係学会四国支部連合大会
    • 発表場所
      徳島大学工学部(徳島県徳島市)
    • 年月日
      2014-09-13
  • [学会発表] A computational model with simplified tonotopicity for tinnitus and its management by sound therapy2014

    • 著者名/発表者名
      Hirofumi Nagashino, Yohsuke Kinouchi, Ali A. Danesh and Abhijit S. Pandya
    • 学会等名
      XI International Tinnitus Seminars
    • 発表場所
      ベルリン(ドイツ連邦共和国)
    • 年月日
      2014-05-21 – 2014-05-24

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公開日: 2016-06-01  

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