The 28th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2014
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NIRS
を利用
文章
肯定
否定
関
脳状態
識
Brain state analysis of affirmative or negative answers to the questions by using NIRS-based BMI
谷
広祐
*1瀬戸
勇記
*2阿児
駿
*2阪
慶二郎
*2Kosuke Tanino Yuki Seto Shumpei Ako Keijiro Sakagami
浦
浩一
*1松
憲幸
*1曽
正人
*1瀧
寛和
*1Hirokazu Miura Noriyuki Matsuda Masato Soga Hirokazu Taki
*1
和歌山大学
工学部
*2
和歌山大学
工学部研究
Faculty of Systems Engineering, Wakayama University Graduate School of Systems Engineering, Wakayama University
This paper describes the analytical method for cerebral blood flow during imagining affirmative or negative answers to the questions by using NIRS. Our method can discriminate which imagining affirmative or negative answers with 70% of precision.
1.
じめに
現在 日本 高齢化社会 進展 脳卒中 脳梗塞 や身体障害等 肢体不自 者 被 護 者数 増 加 被 護者 対 護福 祉士等 護者 不足 問 挙 い 近 対応 策 注 目 集 い 脳 外部機器を直接 ン ン ンタ
(BMI: Brain-Machine Interface)[1] あ BMI
脳 活 動 発 生 電 位 や 血 流 を 計 測 思 考 や活動を推定 機器を制御 う 技術 あ BMIを用 い 義手 義足を制御 電動車い を制御 い 果 報告さ い BMI を 入 護者 負 担軽減や 被 護者 自主的 生活 可能 期待さ
い
本研究 NIRS脳機能計測装置を用い 肯定･否定想起 時 脳血流変化を調 意思 識 を試 BMI 利 用 可 能 検証 表 示さ 質 問 対 賛 ･ 対 想 起 を 時 脳血流 変化をNIRS脳機能計測装置 計測
実験を行う 肯定 想起時 否 定想起時 得 タ う 特徴 あ 個人間や個人内 相関 あ 等を解析 識 fMRI や PET う 巨大 専門 技 術 者 操 作 必 要 あ 装 置 日 常 生 活 い
気軽 扱え う 簡易 装置 意思伝遉や意思 行う う を目指 一歩 本研究を 行
2.
実験手法
携帯型NIRS脳機能計測装置を用い 肯定否定想起時 脳 血 流 計 測 実 験 を行 い 得 脳 血 流 変 化 タ を ニ
ラ ッ ワ 肯定時 否定 時 を識 可 能 う 検証
2.1 実験条件
実験機器 日立 製作所 ラ ラ
WOT-100を用い 被験者 20代 右利 健常 男性 4
計測箇所 前 部 10 所を計測 一般的 人間 意 思 断や 感 情 機 能 脳 前頭 部 処 理さ い
う 決 定 あ 被験者 椅子 着席 安静開 眼状態 行う
2.2 実験手順
被験者 眼前 を注視 タ 時 表示さ 質問 対 回答(肯定･否定)を想起 う 時 一 点 を注 視 1 回 計測を前 10 タ 10 後 10 計30 図1 を各被験者50回行 表示さ 質問内容
あ 男性 や あ 右利 い う 肯定･否 定 答 え う を用 い 後日
被験 者 様 質問 内容 2度目 実験を行 う 個 人 内 タ 比 較 を 行 い 個 人 内 タ 差 さ
ば 個人毎 特徴 抽出 可能 あ 考え あ
図1 試行時間
3.
解析手順
3.1 特徴抽出
計 測 脳 血 流 タ 周 波 数 タ を 変 化 大 期間を検出 タ内 目印 を 部分を 異常 変化 あ 解析 使用 い う 除外 回 検出 用い 周波数 タ 0.02~0.5Hz ン
タを用い 除外 対象 変化 2 ン 前 対 象 タ 標準偏差 3倍以
次 混 入 を 除 去 0.02~0.1Hz ン タを適用さ 1 試行 区間 タ 刺激 期間を参考 一部 区間を除い タ 対 n次式
ッ ン を行い 結果 を ラ ン タ ラ ン を差 引 単 調 増 加 減 少 周期 的 変 化 を 除 目 的 活 動 特 徴 抽 出 を 行
3.2 タスク 識別
本研究 タ 識 階層型 3層ニ ラ ッ ワ 図 2 を用い 記 解析 各チ ン 総
ビン を入力 用い 識 さ タ 種類 肯定･
連絡 谷 広祐， 浦浩一, 瀧寛和,和歌山大学 工学部，
和歌山市栄谷 ３０，電話073-457-8126，
E-mail: [email protected]
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否定 出力さ う 中間層 数 最 5 個 最大40個 間 5個 変化さ 識 を行い 最 識 率 高い を 用
ニ ラ ッ ワ 学習法 ニ ン法 目的関数 を 索点 近傍 2次多項式 近似 手法 あ 束速 度 高い 初期 点を解 近傍 ば 束性 保証
い 本研究 ニ ン法 束速度 高さ 加え 束 性 向 を実 現さ 準 ニ ン法 を用 い 学 習 を行
図2 ニ ラ ッ ワ
4.
実験結果
被 験 者 得 タ を解 析 肯 定 否 定 タ を 加算 均 得 総 ビン 時間 変化 ラ を図3 示 図3 被験者B 実験結果 あ
ニ ラ ッ ワ 識 結果を表1 示
(a)肯定想起時 (b)否定想起時
図3 被験者B 脳血流変化(13Ch)
表1 各被験者 肯定･否定想起 識 率 肯定 否定 均識 率 被験者A 92.3％ 41.7％ 67.0％ 被験者B 82.4％ 62.5％ 72.5％ 被験者C 73.3％ 70.0％ 71.7％ 被験者D 61.5％ 83.3％ 72.4％ 均 77.4％ 64.4％ 70.9％
表 1 肯定想起時 均識 率 77.4％ 否定想起時 均識 率 64.4％ 全体 均識 率 70.9％ い 全 体 均 肯 定 想起 時 方 識 率 高 い 被験者C 肯定 否定 程度 識 率 被験 者D 否定想起時 識 率 方 高 い 被 験者 A 否定想起時 識 率 50%を 回 41.7％
い
5.
考察
タ 時 あ 肯 定 ･ 否 定 想 起時 前 部 総 ビン 増加 い わ 肯定想起時 比 否定 想起時 方 比較的総 ビン 増加 大 い わ 時 い 多少 変動 見 0
束 傾向 あ 検出 い活動 特徴 を抽出 い 確 被験者A 1度目 実験 2度目 実験
タ 比 較を 特 賛 想起時 タ 遊い 見 脳 血 流 変 化 日 体 調 や状 況 異 考 え 回 使 用 装 置 あ WOT-100 計測位置を固定 い
多 少 計 測 位 置 生 計 測 結 果 差 出 考え 被験者A 被験者B タを比較
脳血流 増減 や波 形 遊い あ わ 他被験 者 比較 様 あ 賛 対 想起 脳血流 変化 個人差 あ 推測さ
識 率 い 全 体 均 70%以 識 率 を 得 携帯型 NIRS脳機能計測装置を用い 肯定 否定想 起時 識 可能 あ 考え 2値 問
い 均70% いう結果 BMI 利用 実用 的 識 率 あ い え い 実 験 回 数 増 加 や 実験前 被験 者側 ニン を行 う 識 率 向 望 い 考 え 回 識 酸 化
ビ ン 還 元 ビ ン 計 あ 総 ビ ン タ を用 い 酸 化 ビン 還元 ビン タを用い 識 率 う 変 化 あ を確 必要 あ
6.
まとめ
脳血流を計測 携帯型 NIRS脳機能計測装置を用い 質 問 対 肯 定 ･ 否 定 想 起 時 脳 血 流 変 化 解 析 ･ 識 を行い 型 NIRS装置 BMI 利用可能 う 検 証 識 ニ ラ ッ ワ を用 い 肯定 否定 識 率 均 70.9％ いう結果 得 結果
携帯型NIRS脳機能計測装置を用い 肯定 否定想起 識 BMI 利用 可能性 確 さ
本研 究 識 率 十分 精度 あ いえ い 精度 向 実験回数 増加や 実験前 被験者側 ニン 総 ビン 酸化
ビン 還元 ビンを識 利用 検討等を行う 後 課 あ
参考文献
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