【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】12559012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳死判定 / 独立成分解析 / 脳波 / 信号処理 / カオス / 時系列解析

【研究成果の概要】

脳波による脳死判定では脳波が平坦になっていることを確認しなければならないが、平坦脳波の判定のために脳波計の感度を上げると、脳波に心電図その他のノイズが混入し平坦であることの確認が難しくなる。本研究では独立成分解析による信号分離の手法を使って、平坦脳波に混入した心電図等のノイズが効果的に除去できることを示した。特に、心電図が混入した脳波データの統計的な性質を利用して、脳波からの心電図の除去を効果的に行える独立成分解析の手法を提案した。
さらに、独立成分解析により心電図・ノイズを除去した後の平坦脳波に対して、カオス時系列解析を行うことにより、残留しているノイズが生体由来のものではないことを示すことができる。本研究ではカオス時系列解析の手法の中で、特にウエイランドテストと、呼ばれる手法が、他のカオス性解析の手法(相関次元解析、リアプノフ指数解析)に比べてロバストに残留信号の性質の判定を行えることを示した。
また、脳死脳波からの独立成分解析による心電図その他のノイズの除去、残留信号のカオス時系列解析による判定を、実際の現場で容易に行うためのソフトウエアの開発も行った。ソフトウエアの心電図除去部では、独立成分解析により各成分に分離した後、心電図・ノイズに対応する成分を目視によって判定・消去し、再度混合して心電図だけを除去した脳波データを得る手順を明快に行うためのユーザーインターフェイス部の設計を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2001

【配分額】8,700千円 (直接経費: 8,700千円)

【研究分野】統計科学

【研究領域課題番号】10480052 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ帯域オシレーション / 異種感覚統合 / てんかん脳波 / 弱電気魚の脳 / じゃんけん行動 / 画像解析 / 時系列解析 / 実験パラダイム / 脳波 / 脳磁気 / 側頭葉内側部 / 大脳辺縁系 / 大脳基底核 / 感覚統合 / 時系列モデル解析 / 非線形ダイナミックス / 視覚情報処理 / 感覚 / 認知 / 時系列モデル / 情報量基準

【研究成果の概要】

この研究は,データにもとづく脳研究の議論に資するための基礎資料を整えることを目指して,まず,意識と脳の関係を時系列データとしてとらえ,それを解析し理解するための統計科学的手法の開発を目的として出発した.主た成果は:
脳波データに関して:てんかん外科の対象患者の脳波について、覚醒時にベ-タ1帯域(10-20Hz)が存在することを発見した。さらには、ガンマ、ベータの変動についても調べ,ガンマ帯域については、ヒトの後頭葉一次視覚野にも存在し、これは開眼時に増強し閉眼時に消失することを見出した。
脳磁気データに関して:仮現運動,聴覚弁別反応,視聴覚同時処理反応などをとりあげ,各反応に特徴的な脳の活動様式を時空間パタンとして抽出し,解析を行った。その結果,課題内容が高度化するにつれて,大脳皮質のみならず大脳辺縁系・大脳基底核等が関与していることが見出された。
異種感覚統合から認知に至る過程を調べた結果,大脳皮質活動が時間的にいくつかの相に分けられること,そして相変化の際に帯状回や海馬を含む大脳辺縁系および被殻や尾状核を含む大脳基底核等の活動が関与していることなどが見いだされた.
モデル開発に関して:脳波時系列の特徴をとらえるための非線形時系列モデル周波数帯相互作用モデルを開発した。また、情報量規準もしくは対数尤度のバラツキを評価し,モデル選択の信頼性を考慮した「モデルの信頼集合」を与えるプログラムを作成した.
これらの成果をふまえて,脳における物理的,生理的な過程と意識過程の関係に関する今後の研究の方針が得られた.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1998 - 2000

【配分額】11,300千円 (直接経費: 11,300千円)