| Research Abstract |
高精度脳内活動電位可視化手法を用いた無侵襲ブレインコンピュータインタフェース(BCI)を開発することを本研究の目的とした.BCIとは,運動機能障害をもっ患者が,手足や音声を使わずに意思のみで情報伝達を実現する装置である.BCI実現に向けて,脳内電気活動の時空間情報を有効に活用する方法を検討するとともに,実際にBCIを構築するためのハードとソフトの整備を行った.
意思伝達の誤作動をなくし信頼性を向上させるため,等価ダイポールイメージング法により頭皮脳波電位から脳内信号源強度分布を高分解能で推定し,この時空間情報を活用することにした.更に,ベータ波の賦活など脳機能の興奮状態のみならず,アルファ波阻止などの抑制状態を時空間情報として捉えることにより精度向上を目指した.実用化に向けて,実環境下における雑音の影響を考慮し,最適電極配置などのパラメータを決定することにより,操作性の向上を図った.
BCI開発のための準備実験として,動作を伴わない様々なイメージタスクを想定した場合の脳波時空間マッピングを計測した.具体的には,上肢の動作など様々な自動的な随意運動,およびそれらを実際に動かさずに意識した場合の脳波マッピングを計測した.左手右手,連続断続運動,掌握,タッピングなど運動の種類を変化させた場合のマッピングの差異について,実験を通じて考察した.更に,静止物体の移動,ライトの点灯など,自らの動作は伴わず,他動的な運動をイメージした場合の脳波マッピングを計測し,違いを調べた.自動的な運動と他動的な運動を比較した結果,タスク時のアルファ波の出現・抑制について正反対の結果が得られた.
研究室やシールド室以外の在宅やフィールドなど自然環境下での使用を想定したBCIシステムの開発を行った.多チャンネルディジタル脳波計,多チャンネル電極セットを用いた脳波計測システムを構築し,ダイポールイメージングによる時空間解析,フィルタリングによるアルファ波,ベータ波検出,そして,各イメージに関連した脳波情報の特徴抽出を行った.
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