バイオ・化学部 応用バイオ学科

樋口正法 研究室

HIGUCHI Masanori
LABORATORY

脳磁計や脳波を用いた脳機能の解明およびその工学的応用

脳磁計は脳から発生する微弱な磁場を計測する装置です。本学で開発された脳磁計などを用いて脳のメカニズムを解明します。また、AIや機械学習などを活用した新たなブレイン・コンピュータ・インターフェス(BCI)の開発を目指します。現在、ビデオゲーム実施時の脳波および脳磁図の解析や脳全体の電気的活動を再現するブレイン・クローニングに関する研究などに取り組んでいます。

キーワード

  • 脳磁計・脳波
  • 脳機能解明
  • AI・機械学習
  • ゲーム依存
  • BCI

研究紹介

RESEARCH

ビデオゲーム実施時の脳波および脳磁図の解析

研究内容

近年、ビデオゲームやスマホゲームなどのゲーム依存症が社会問題となっています。本研究ではゲームが脳に与える影響を調べるため、ゲーム実施時の脳波や脳磁図を計測し、ゲーム依存防止に繋がる知見や方法を見出すことを目的とします。ゲーム依存の要因としてゲームへの過度な集中が長く続くことが考えられます。実際にどの程度集中しているか脳波を使って評価する研究を示します。評価指標として音に対する脳反応の大きさを用いました。具体的にはN100という聴覚誘発電位を計測し、その大きさの変化を調べました。上図の二つの脳波グラフはその一例を示したもので、ビデオゲーム実施時は講義ビデオ視聴時に比べN100の大きさが小さく安定していません。これはゲームに集中したため外部の音刺激に対する脳神経活動が小さくなったものと思われます。これに対して講義ビデオ視聴時は講義に集中することができず外部の音刺激に注意が向いたものと思われます。このような脳信号を検出・評価することにより、脳神経活動に基づいたゲーム依存防止付きゲーム機への応用が考えられます。

脳波・脳磁図を用いた脳腸相関に関する研究

研究内容

腸は交感神経や副交感神経によって脳と情報交換を行なっています。これは脳腸相関と呼ばれ、心理社会的ストレスによる腸の不調(過敏性腸症候群)などの発症メカニズムとなっています。脳腸相関に関しては多くの報告がなされていますが、腸運動と脳活動との直接的な相関性を示す研究例はほとんどありません。そこで本研究では脳波や脳磁図による脳活動計測とともに腸音計測による腸運動を同時計測し、両者の相関性を検証することを目的とします。上図左下は開発した腸音計測装置を用いて腹部の2箇所を同時計測したときの観測波形例です。左側の腸活動が活発で、右側はあまり動いていないことが示されています。多くの箇所を同時計測することにより腸全体の活動の様子を知ることができます。腸音計測では立ち上がりの早いパルス性の波形が断続的に出現しており、その腸音パルスを用いて脳磁図波形を加算平均した結果を右図に示します。腸音の鳴る前は脳磁図波形の振幅が大きくなり、腸音が鳴った後は振幅が小さくなっています。脳から腸への情報伝達を示唆する結果と思われます。

教員紹介

TEACHERS

樋口正法  教授・工学博士

新潟県長岡高校出身

略歴

筑波大学第三学群情報学類情報工学卒。同大学大学院工学研究科博士課程修了。セイコー電子工業(株)入社。超伝導センサー研究所に出向。超伝導センサを用いた生体磁場計測および磁場源解析に関する研究に従事。1995年本学助手就任。1997年KIT/MIT共同脳磁研究所の研究員としてMITに赴任。助教授を経て、2007年現職。

専門分野

専門:生体磁場計測、信号処理
論文・著書:SQUID磁束計を用いた生体磁場計測システム開発および磁場源解析に関する研究(学位論文)

オリジナルコンテンツ

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