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2014 年度 実施状況報告書

ニューロフィードバックを用いた知的障害者のための言語学習支援システム

研究課題

研究課題/領域番号 25560287
研究機関九州大学

研究代表者

伊良皆 啓治  九州大学, システム情報科学研究科(研究院, 教授 (20211758)

研究分担者 野口 幸弘  西南学院大学, 人間科学部, 教授 (30352199)
井手 順子  西南学院大学, 人間科学部, 准教授 (20289507)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード非拘束脳波計測 / 近赤外分光計測 / 脳波解析 / 障害児 / 言語認知
研究実績の概要

知的障害児童や発達障害において知的に遅れが見られる子供について、言語の習得を支援する技術を開発することが本研究の目的である。このため、脳の情報を脳波やNIRS(近赤外分光計測法)によって計測し、その時の精神状態、例えば集中状態にある、あるいは興奮状態にあるといった状態をモニターし、それを学習課題に反映させ、体積な学習状態、学習課題を課すシステムを目指している。
この計測システムは、無線で計測信号をコンピュータに送る脳波計、NIRSを用いており被験者は非拘束の状態で学習に専念できる。このためには、少々の頭や体の動きなど体動があっても安定して信号が計測できることが重要であり、今年度は、脳波信号から体動を除去する信号処理法の開発を行った。頭の動きを検出するため、加速度を計測するセンサを頭部に付け、この情報をもとに、独立成分分析で分類した信号から、体動に由来する成分のみを除去し、高い精度で脳波信号のみを抽出する技術を開発した。今回はまだ、信号取得後に、オフライン処理で行っている段階だが、1~2秒の時間遅れでモニタできるオンライン処理法を開発中である。
さらに、言語の中でも特に身近な自分の名前が呼びかけられた時に脳がどのような反応をするのか、意識状態が非常に低い重度心身障害児を対象に、自分の名前、他者の名前を用いて呼びかけ反応を調べた。その結果、長期記憶に関係していると言われているアルファ帯域の脳波抑制が、健常者と同じように観測され、重度心身障害児に自分の名前を記憶している可能性があることがわかった。しかし、健常者に見られたベータ波帯域の脳波の抑制は見られず、自己関連認識の機能が保存されている可能性が低いことが示された。今後は、ここで得られた、アルファ波、ベータ波の変化をもとに、記憶、認知の状態をモニタできることを目指す。

現在までの達成度 (区分)
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

非拘束脳波計測時のアーチファクト除去は概ねうまくいっており、あとはオンライン時の処理に向けて、遅れ時間をどれだけ短くできるかである。また、認知状態のモニターにアルファ波とベータ波の変化が用いられることがわかり、これをニューロフィードバックに応用できる。
遅れている点は、言語の学習課題をどう構築するかである。

今後の研究の推進方策

本研究で重要な点は、できるだけ自然な状態で認知、集中状態の把握であり、その情報を用いて適切な課題を提示し、またその時の脳の状態を計測しフィードバックすることである。適切なフィードバック情報の抽出が、第一の課題であり、それに応じた、言葉学習課題の作成を行うことが必要である。

次年度使用額が生じた理由

学会が地元であり旅費が多くかからなかったこと。並びに、特に物品を購入することなく研究が遂行できたので予想外にお金を使用しなかった。

次年度使用額の使用計画

最終年度であり、システム構築のための物品購入費、および成果発表の旅費に使用する予定である。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Basic study on the influence of inhibition induced by the magnetic stimulation on the peripheral nerve2015

    • 著者名/発表者名
      Aya Sato, Tetsuya Torii, Masakuni Iwahashi, Keiji Iramina
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 117 ページ: 17B304-1-4

    • DOI

      10.1063/1.4862716

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evaluation of a Method of Removing Head Movement Artifact from EEG by Independent Component Analysis and Filtering2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuki ONIKURA, Yoshinori KATAYAMA, Keiji IRAMINA
    • 雑誌名

      Advanced Biomedical Engineering

      巻: 4 ページ: 67-72

    • DOI

      10.14326/abe.4.67

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A partial least squares-based stimulus frequency recognition model for steady-state visual evoked potentials detection2014

    • 著者名/発表者名
      Ruimin Wang, Yue Leng , Yuankui Yang , Wen Wu, Iramina, K, Sheng Ge
    • 雑誌名

      Proceedings of 7th International conference on Biomedical Engineering and Informatics

      巻: - ページ: 699 - 703

    • DOI

      10.1109/BMEI.2014.7002863

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase-locked theta activity evoked in patients with severe motor aties upon hearing own namesnd intellectual disabili2014

    • 著者名/発表者名
      Kaori Tamura, Chihiro Karube, Takaaki Mizuba, Mayumi Matsufuji, Sachio Takashima, Keiji Iramina
    • 雑誌名

      Brain & Development

      巻: - ページ: In press

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-scale sample entropy as a feature for working memory study2014

    • 著者名/発表者名
      Thanate Angsuwatanakul, Keiji Iramina, Boonserm Kaewkamnerdpong
    • 雑誌名

      IEEE Conference Publication, Biomedical Engineering International Conference (BMEiCON), 2014

      巻: - ページ: 1-5

    • DOI

      10.1109/BMEiCON.2014.7017446

    • 査読あり
  • [学会発表] Event-related Potential Study of Response to Hearing Subject’s Own Name2015

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Matsuo, Kaori Tamura, Takaaki Mizuba, Keiji Iramina
    • 学会等名
      The 9th ICME International Conference on Complex Medical Engineering
    • 発表場所
      Okayama Convention Center, Japan
    • 年月日
      2015-06-18 – 2015-06-20
  • [学会発表] 独立成分分析とフィルタリングによる脳波の体動アーチファクト除去手法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      鬼鞍 和輝, 伊良皆 啓治
    • 学会等名
      MEとバイオサイバネティックス研究会
    • 発表場所
      熊本大学, 熊本県
    • 年月日
      2015-01-22 – 2015-01-23
  • [学会発表] Subject’s Own Name and Unknown Names: An ERP Study2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Mizuba, Kaori Tamura, Keiji Iramina
    • 学会等名
      7th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine, Kyushu University, Japan
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
  • [学会発表] The Cerebral Blood Responses to Subject’s Own Name: A NIRS Study2014

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Mizuba, Chihiro Karube, Keiji Iramina
    • 学会等名
      7th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine, Kyushu University, Japan
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
  • [学会発表] The Comparison of brain activity from Developmental Disorder Children by NIRS - EEG with Teacher Score during Training2014

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Kinoshita, Fadilla Zennifa, Junko Ide, Yukihiro Noguchi, Keiji Iramina
    • 学会等名
      7th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine, Kyushu University, Japan
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
  • [学会発表] The Investigation of Heart Rate Variability during Training in Children with Mental Retardation by ECG2014

    • 著者名/発表者名
      Fadilla Zennifa, Hikaru Kinoshita, Junko Ide, Yukihiro Noguchi, Keiji Iramina
    • 学会等名
      7th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine, Kyushu University, Japan
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
  • [学会発表] Inspection of the motion artifact removal method for EEG using ICA and filtering2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Onikura, Keiji Iramina
    • 学会等名
      7th Biomedical Engineering International Conference
    • 発表場所
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine, Kyushu University, Japan
    • 年月日
      2014-11-26 – 2014-11-28
  • [学会発表] 7 Inspection of the head movement artifact removal method from EEG by ICA and filtering2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Onikura, Keiji Iramina
    • 学会等名
      生体医工学シンポジウム2014
    • 発表場所
      東京農工大学 東京
    • 年月日
      2014-09-26 – 2014-09-27
  • [学会発表] 呼名刺激を用いた脳波応答の計測および解析2014

    • 著者名/発表者名
      田村 かおり, 水場 太陽, 伊良皆 啓治
    • 学会等名
      第31回日本脳電磁図トポグラフィ研究会
    • 発表場所
      総合リゾートホテル ラフォーレ修善寺, 静岡
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-20
  • [学会発表] Response to Subject’s Own Names measuring Near-Infrared Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Karube, Kaori Tamura, Keiji Iramina
    • 学会等名
      36th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Sheraton Chicago Hotel and Towers, Chicago, USA
    • 年月日
      2014-08-26 – 2014-08-30
  • [学会発表] 加速度センサを用いた脳波の体動アーチファクトの除去手法の検討2014

    • 著者名/発表者名
      鬼鞍 和輝, 伊良皆 啓治
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際会議場、仙台市
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26
  • [学会発表] 呼名反応時の脳波における時間周波数解析2014

    • 著者名/発表者名
      田村かおり, 水場 太陽, 松藤まゆみ, 高嶋 幸男, 伊良皆 啓治
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台国際会議場、仙台市
    • 年月日
      2014-06-24 – 2014-06-26

URL: 

公開日: 2016-05-27  

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