JP5641531B1 - 脳活動訓練装置および脳活動訓練システム - Google Patents
脳活動訓練装置および脳活動訓練システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP5641531B1 JP5641531B1 JP2014530048A JP2014530048A JP5641531B1 JP 5641531 B1 JP5641531 B1 JP 5641531B1 JP 2014530048 A JP2014530048 A JP 2014530048A JP 2014530048 A JP2014530048 A JP 2014530048A JP 5641531 B1 JP5641531 B1 JP 5641531B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brain activity
- subject
- discriminator
- correlation
- brain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 title claims abstract description 156
- 238000012549 training Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims abstract description 54
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims abstract description 54
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims abstract description 53
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 28
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 230000036541 health Effects 0.000 claims abstract description 19
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000007477 logistic regression Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 90
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 77
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 32
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 26
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 26
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 24
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 claims description 21
- 208000020016 psychiatric disease Diseases 0.000 claims description 21
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 20
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 claims description 14
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000003925 brain function Effects 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 3
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims 3
- 230000000284 resting effect Effects 0.000 abstract description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 57
- 239000000090 biomarker Substances 0.000 description 51
- 238000002599 functional magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 32
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 25
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 21
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 17
- 230000008859 change Effects 0.000 description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 208000025966 Neurological disease Diseases 0.000 description 11
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 11
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 11
- 206010003805 Autism Diseases 0.000 description 9
- 208000020706 Autistic disease Diseases 0.000 description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 description 8
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 7
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 description 7
- 238000013421 nuclear magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 7
- 102000001554 Hemoglobins Human genes 0.000 description 6
- 108010054147 Hemoglobins Proteins 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000002610 neuroimaging Methods 0.000 description 6
- 238000005201 scrubbing Methods 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004497 NIR spectroscopy Methods 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 5
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 5
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 3
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 3
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 210000004326 gyrus cinguli Anatomy 0.000 description 3
- 201000000980 schizophrenia Diseases 0.000 description 3
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- 208000021384 Obsessive-Compulsive disease Diseases 0.000 description 2
- 206010073261 Ovarian theca cell tumour Diseases 0.000 description 2
- 208000029560 autism spectrum disease Diseases 0.000 description 2
- 238000013542 behavioral therapy Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 2
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 2
- 230000002360 prefrontal effect Effects 0.000 description 2
- 210000000976 primary motor cortex Anatomy 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000012030 stroop test Methods 0.000 description 2
- 208000001644 thecoma Diseases 0.000 description 2
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- 208000020401 Depressive disease Diseases 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 208000037273 Pathologic Processes Diseases 0.000 description 1
- 108010026552 Proteome Proteins 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 description 1
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 description 1
- 230000037182 bone density Effects 0.000 description 1
- 210000001159 caudate nucleus Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000003198 cerebellar cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000002490 cerebral effect Effects 0.000 description 1
- 210000004720 cerebrum Anatomy 0.000 description 1
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 1
- 230000036992 cognitive tasks Effects 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009795 derivation Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007876 drug discovery Methods 0.000 description 1
- 238000002651 drug therapy Methods 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 210000001652 frontal lobe Anatomy 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 1
- 230000001339 gustatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004886 head movement Effects 0.000 description 1
- 230000000004 hemodynamic effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000007917 intracranial administration Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000008338 local blood flow Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 230000004199 lung function Effects 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000007659 motor function Effects 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 201000001119 neuropathy Diseases 0.000 description 1
- 230000007823 neuropathy Effects 0.000 description 1
- 239000002547 new drug Substances 0.000 description 1
- 210000000869 occipital lobe Anatomy 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000001152 parietal lobe Anatomy 0.000 description 1
- 230000009054 pathological process Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 208000033808 peripheral neuropathy Diseases 0.000 description 1
- 230000000144 pharmacologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001050 pharmacotherapy Methods 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 210000002442 prefrontal cortex Anatomy 0.000 description 1
- 239000005342 prism glass Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 1
- 229940124834 selective serotonin reuptake inhibitor Drugs 0.000 description 1
- 239000012896 selective serotonin reuptake inhibitor Substances 0.000 description 1
- 210000000697 sensory organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 210000000278 spinal cord Anatomy 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 210000001103 thalamus Anatomy 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
- G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
- G16H50/20—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for computer-aided diagnosis, e.g. based on medical expert systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/0033—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
- A61B5/0036—Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room including treatment, e.g., using an implantable medical device, ablating, ventilating
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves
- A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
- A61B5/375—Electroencephalography [EEG] using biofeedback
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/40—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system
- A61B5/4058—Detecting, measuring or recording for evaluating the nervous system for evaluating the central nervous system
- A61B5/4064—Evaluating the brain
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/7246—Details of waveform analysis using correlation, e.g. template matching or determination of similarity
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/72—Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/7264—Classification of physiological signals or data, e.g. using neural networks, statistical classifiers, expert systems or fuzzy systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
- G01R33/48—NMR imaging systems
- G01R33/4806—Functional imaging of brain activation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
- G06T7/0012—Biomedical image inspection
- G06T7/0014—Biomedical image inspection using an image reference approach
- G06T7/0016—Biomedical image inspection using an image reference approach involving temporal comparison
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
- A61B2560/04—Constructional details of apparatus
- A61B2560/0475—Special features of memory means, e.g. removable memory cards
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B2576/00—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis
- A61B2576/02—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part
- A61B2576/026—Medical imaging apparatus involving image processing or analysis specially adapted for a particular organ or body part for the brain
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10016—Video; Image sequence
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10072—Tomographic images
- G06T2207/10088—Magnetic resonance imaging [MRI]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30016—Brain
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Neurology (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Psychiatry (AREA)
- Neurosurgery (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Psychology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Fuzzy Systems (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Description
生体内の生物学的変化を定量的に把握するため、生体情報を数値化・定量化した指標のことを「バイオマーカー」と呼ぶ。
たとえば、従来、神経症の一型である強迫性障害 (Obsessive-Compulsive Disorder: OCD)に対しては、その治療法として、薬物療法及び行動療法が知られている。薬物療法としては、たとえば、選択的セロトニン再取り込阻害薬が用いられ、行動療法としては、曝露法と反応妨害法を組み合わせた曝露反応妨害法などが知られている。
また、最近の研究では、安静時の脳も活発に活動していることがわかってきた。つまり、アクティブな活動中には鎮静化しており、休息時には活発に興奮する神経細胞群が脳内に存在する。解剖学的には左右の大脳が合わさった内側面が主な部位で、前頭葉内側面、後部帯状回、楔前部、頭頂連合野の後半部、中側頭回などである。この安静時の脳活動のベースラインを示す領域はデフォルトモードネットワーク(Default Mode Network:DMN)と名付けられ、ひとつのネットワークとして同期しながら活動する(非特許文献3を参照)。
一方で、近年、デコーディッドニューロフィードバック法(DecNef法)と呼ばれる新しいタイプのニューラルフィードバック法について報告がある(非特許文献4)。
このような核磁気共鳴画像法について、簡単に説明すると、以下のとおりである。
図1は、MRI装置10の全体構成を示す模式図である。
前頭前野腹内側部(VMPFC)
前帯状皮質(ACC)
小脳虫部、
左視床、
右下頭頂葉、
右尾状核、
右中後頭葉、
右中帯状皮質
ただし、採用する脳の領野は、このような領域に限定されるものではない。
(93×93−93)/2=4278(個)
ということになる。なお、図4では、図の上では、相関は34×34のみを示している。
図11は、以上のようにして生成されたバイオマーカーの検証手続きを示す概念図である。
以上により、健常群、患者群において測定された安静時機能結合的MRIのデータから、それぞれの被験者について、脳領域間(関心領域間)の活動度の相関行列を導出し、この相関行列の非対角成分から特定の疾患についてのバイオマーカーを生成することについて説明した。
ここで、「ブロック」とは、実験プロセスの最小単位であり、後に説明するように、たとえば1ブロックには、10回の試行が含まれる。「試行」とは、これも後に説明するように、所定時間の安静状態と、それに続くタスク遂行期間およびフィードバック期間とからなる。
以下では、医師の指導監督の下、実際に自閉症と診断された被験者に対して、デコーディッド結合ニューロフィードバックを行った場合の例を示す。
Claims (18)
- 第1の被験者の脳内の複数の所定領域における脳活動を示す信号を時系列で検知するための脳活動検知装置と、
前記第1の被験者とは異なる複数の第2の被験者の各々の脳内の前記複数の所定領域における脳活動を示す信号を時系列で予め測定した信号から生成される判別器を特定するための情報を記憶する記憶装置とを備え、前記判別器は、前記複数の所定領域における脳活動の相関関係のうち、少なくとも前記複数の第2の被験者の属性について共通して抽出された縮約表現に対して、前記第2の被験者の属性のうちの目標となる属性に対する判別を実行するものであり、
提示装置と、
演算装置とをさらに備え、前記演算装置は、
i)前記脳活動検知装置により検知された信号から、前記複数の所定領域間の脳活動の相関関係を算出し、
ii)算出された前記相関関係に基づき、前記記憶装置に記憶された情報により特定される前記判別器により、前記目標となる属性に対応した目標相関関係に対する前記算出された相関関係の近似度に応じて、報酬値を算出し、
iii)前記報酬値の大きさを示す情報を前記提示装置により前記被験者に対して提示する、ように構成される、脳活動訓練装置。 - 前記複数の第2の被験者について予め測定された信号は、複数の脳活動測定装置により測定されたものであり、
前記判別器における前記縮約表現は、前記複数の脳活動測定装置の測定条件および前記複数の被験者の属性について共通する縮約表現を、前記複数の所定領域における脳活動の相関関係から変数選択により抽出したものである、請求項1に記載の脳活動訓練装置。 - 前記判別器は、前記抽出された縮約表現について、さらに変数選択を行う回帰により、生成されたものである、請求項1または2に記載の脳活動訓練装置。
- 前記判別器は、前記第2の被験者の前記複数の所定領域間の脳活動の相関行列の非対角成分と前記第2の被験者の前記属性との間の正則化正準相関解析により得られた結果に基づいて、スパース化された前記非対角成分と前記第2の被験者の目標となる属性とについて、スパースロジスティック回帰により生成された判別器であり、
前記判別器への入力は、前記正則化正準相関解析の結果に対応した前記第1の被験者の前記非対角成分の重み付き線形和である、請求項1記載の脳活動訓練装置。 - 前記判別器は、前記第2の被験者の前記複数の所定領域間の脳活動の相関行列の非対角成分と前記第2の被験者の前記属性との間の正則化正準相関解析により得られた結果に基づいて、スパース化された前記非対角成分と前記第2の被験者の目標となる属性とについて、スパースロジスティック回帰により生成された判別器であり、
前記判別器への入力は、前記正則化正準相関解析の結果に基づいて、前記非対角成分のうち前記目標となる属性に関連するものとして選択された非対角成分である、請求項2記載の脳活動訓練装置。 - 前記脳活動検知装置は、安静時機能結合的核磁気共鳴映像を撮像する脳活動検出装置を含む、請求項1記載の脳活動訓練装置。
- 前記正則化正準相関解析は、L1正則化による正準相関解析である、請求項4又は請求項5記載の脳活動訓練装置。
- 第1の被験者の脳内の複数の所定領域における脳活動を示す信号を時系列で検知するための脳活動検知装置と、
前記第1の被験者とは異なる複数の第2の被験者の各々の脳内の前記複数の所定領域における脳活動を示す信号を前記脳活動検知装置により時系列で予め測定した信号から判別器を生成するための判別器生成手段とを備え、前記判別器生成手段は、前記複数の所定領域における脳活動の相関関係のうち、少なくとも前記複数の第2の被験者の属性について共通する縮約表現を抽出し、抽出された縮約表現に対して、前記第2の被験者の属性のうちの目標となる属性に対する判別器を生成し、
前記判別器を特定するための情報を記憶するための記憶装置と、
提示装置と、
演算装置とをさらに備え、前記演算装置は、
i)前記脳活動検知装置により検知された信号から、前記複数の所定領域間の脳活動の相関関係を算出し、
ii)算出された前記相関関係に基づき、前記記憶装置に記憶された情報により特定される前記判別器の判別処理により、前記目標となる属性に対応した目標相関関係に対する前記算出された相関関係の近似度に応じて、報酬値を算出し、
iii)前記報酬値の大きさを示す情報を前記提示装置により前記被験者に対して提示するように構成される、脳活動訓練システム。 - 前記脳活動検知装置は、複数の脳活動測定装置を含み、
前記判別器生成手段は、
前記複数の脳活動測定装置の測定条件および前記複数の被験者の属性について共通する前記縮約表現を、前記複数の所定領域における脳活動の相関関係から変数選択により抽出する抽出手段を含む、請求項8に記載の脳活動訓練システム。 - 前記判別器生成手段は、
前記抽出された縮約表現について、さらに変数選択を行う回帰により、前記判別器を生成する回帰手段を含む、請求項8または請求項9に記載の脳活動訓練システム。 - 前記抽出手段は、前記脳活動検知装置により検知された信号から、前記複数の所定領域間の活動の相関行列を算出し、前記被験者の属性と前記相関行列の非対角成分との間で正則化正準相関解析を実行して前記縮約表現を抽出するための相関解析手段を含む、請求項9記載の脳活動訓練システム。
- 前記回帰手段は、
前記正則化正準相関解析の結果と前記被験者の属性とについて、スパースロジスティック回帰により判別器を生成する回帰分析手段とを含む、請求項10記載の脳活動訓練システム。 - 前記複数の脳活動測定装置は、複数の異なる場所にそれぞれ設置され、脳機能画像法により脳活動を時系列に計測するための装置である、請求項9記載の脳活動訓練システム。
- 前記判別処理は、前記第1の被験者の神経・精神疾患に対する疾患または健常を示す疾患の判別ラベルの判別である、請求項8記載の脳活動訓練システム。
- 前記被験者の属性は、神経・精神疾患に対する疾患または健常を示す疾患の判別ラベルと、前記被験者の個人の性質を表すラベルと、前記脳活動検出装置による測定を特徴づける情報とを含み、
前記判別処理は、前記第1の被験者の神経・精神疾患に対する疾患または健常を示す疾患の判別ラベルの判別である、請求項9記載の脳活動訓練システム。 - 前記正則化正準相関解析は、L1正則化による正準相関解析である、請求項11記載の脳活動訓練システム。
- 前記脳活動測定装置は、安静時機能結合的核磁気共鳴映像を撮像する、請求項9記載の脳活動訓練システム。
- 第1の被験者の脳内の複数の所定領域における脳活動を示す信号を時系列で検知するための脳活動検知装置と、提示装置と、前記第1の被験者とは異なる複数の第2の被験者の各々の脳内の前記複数の所定領域における脳活動を示す信号を時系列で予め測定した信号から生成される判別器を特定するための情報を記憶する記憶装置とに接続されるコンピュータを、脳活動訓練装置として機能させるコンピュータプログラムであって、
前記判別器は、前記複数の所定領域における脳活動の相関関係のうち、少なくとも前記複数の第2の被験者の属性について共通して抽出された縮約表現に対して、前記第2の被験者の属性のうちの目標となる属性に対する判別を実行するものであり、
前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに、
i)前記脳活動検知装置により検知された信号から、前記複数の所定領域間の脳活動の相関関係を算出するステップと、
ii)算出された前記相関関係に基づき、前記記憶装置に記憶された情報により特定される前記判別器により、前記目標となる属性に対応した目標相関関係に対する前記算出された相関関係の近似度に応じて、報酬値を算出するステップと、
iii)前記報酬値の大きさを示す情報を前記提示装置により前記被験者に対して提示するステップと、
を実行させるように構成される、コンピュータプログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014530048A JP5641531B1 (ja) | 2013-05-01 | 2014-04-24 | 脳活動訓練装置および脳活動訓練システム |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013096491 | 2013-05-01 | ||
JP2013096491 | 2013-05-01 | ||
PCT/JP2014/061543 WO2014178322A1 (ja) | 2013-05-01 | 2014-04-24 | 脳活動訓練装置および脳活動訓練システム |
JP2014530048A JP5641531B1 (ja) | 2013-05-01 | 2014-04-24 | 脳活動訓練装置および脳活動訓練システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5641531B1 true JP5641531B1 (ja) | 2014-12-17 |
JPWO2014178322A1 JPWO2014178322A1 (ja) | 2017-02-23 |
Family
ID=51843454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014530048A Active JP5641531B1 (ja) | 2013-05-01 | 2014-04-24 | 脳活動訓練装置および脳活動訓練システム |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150294074A1 (ja) |
EP (1) | EP2992823B1 (ja) |
JP (1) | JP5641531B1 (ja) |
CN (1) | CN105188528B (ja) |
WO (1) | WO2014178322A1 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101842750B1 (ko) * | 2015-11-26 | 2018-03-27 | 인하대학교 산학협력단 | 뇌파 훈련을 위한 실시간 시뮬레이터 및 이를 이용한 인터페이스 장치 |
US12020427B2 (en) | 2017-10-03 | 2024-06-25 | Advanced Telecommunications Research Institute International | Differentiation device, differentiation method for depression symptoms, determination method for level of depression symptoms, stratification method for depression patients, determination method for effects of treatment of depression symptoms, and brain activity training device |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6158018B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-07-05 | 東芝メディカルシステムズ株式会社 | 核医学診断装置、および画像処理方法 |
JP5691086B1 (ja) * | 2013-05-01 | 2015-04-01 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 脳活動解析装置、脳活動解析方法およびバイオマーカー装置 |
US9275457B1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-01 | International Business Machines Corporation | Real-time subject-driven functional connectivity analysis |
JP6566471B2 (ja) * | 2015-07-01 | 2019-08-28 | 国立大学法人福井大学 | 自閉スペクトラム症診断補助のための医療用画像処理方法及び医療用画像処理システム並びにバイオマーカー |
US10596372B2 (en) | 2015-08-27 | 2020-03-24 | Hrl Laboratories, Llc | Targeted steerable transcranial intervention to accelerate memory consolidation |
US11278722B2 (en) | 2015-08-27 | 2022-03-22 | Hrl Laboratories, Llc | System and method to cue specific memory recalls while awake |
US10413724B2 (en) | 2015-10-23 | 2019-09-17 | Hrl Laboratories, Llc | Method for low latency automated closed-loop synchronization of neurostimulation interventions to neurophysiological activity |
JP6800630B2 (ja) * | 2015-09-10 | 2020-12-16 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置 |
US10201280B2 (en) * | 2015-09-10 | 2019-02-12 | Toshiba Medical Systems Corporation | Magnetic resonance imaging apparatus and image processing apparatus |
JP6771966B2 (ja) * | 2015-09-10 | 2020-10-21 | キヤノンメディカルシステムズ株式会社 | 磁気共鳴イメージング装置及び画像処理装置 |
US10918862B1 (en) | 2015-10-23 | 2021-02-16 | Hrl Laboratories, Llc | Method for automated closed-loop neurostimulation for improving sleep quality |
JP6195329B1 (ja) * | 2015-11-24 | 2017-09-13 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 脳活動解析装置、脳活動解析方法、プログラムおよびバイオマーカー装置 |
WO2018027080A1 (en) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | Akili Interactive Labs, Inc. | Cognitive platform including computerized evocative elements |
AU2017314831C1 (en) | 2016-08-26 | 2023-01-05 | Akili Interactive Labs, Inc. | Cognitive platform coupled with a physiological component |
US11062450B2 (en) * | 2016-09-13 | 2021-07-13 | Ohio State Innovation Foundation | Systems and methods for modeling neural architecture |
JP6885568B2 (ja) * | 2016-09-28 | 2021-06-16 | 株式会社NeU | 選択システム、選択方法、及び、選択プログラム |
US10984476B2 (en) * | 2017-08-23 | 2021-04-20 | Io Strategies Llc | Method and apparatus for determining inventor impact |
US11723579B2 (en) | 2017-09-19 | 2023-08-15 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement |
JP7057995B2 (ja) * | 2017-10-03 | 2022-04-21 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 哺乳動物におけるうつ病の病態プロファイルを検出するバイオマーカーとその利用 |
US11717686B2 (en) | 2017-12-04 | 2023-08-08 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement to facilitate learning and performance |
US11478603B2 (en) | 2017-12-31 | 2022-10-25 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement to enhance emotional response |
EP3763288B1 (en) * | 2018-03-09 | 2024-06-19 | Advanced Telecommunications Research Institute International | Brain activity training device, brain activity training method, and brain activity training program |
US11285320B1 (en) | 2018-04-06 | 2022-03-29 | Hrl Laboratories, Llc | Comprehensive second-language acquisition system leveraging sleep neuromodulation and neuroaugmented executive control |
US11285319B1 (en) | 2018-04-06 | 2022-03-29 | Hrl Laboratories, Llc | Method and system for improving quality of life for the elderly through neurostimulation |
US11364361B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Neuroenhancement Lab, LLC | System and method for inducing sleep by transplanting mental states |
US11452839B2 (en) | 2018-09-14 | 2022-09-27 | Neuroenhancement Lab, LLC | System and method of improving sleep |
JP7043374B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2022-03-29 | 株式会社日立製作所 | 多機能神経フィードバックシステム及び多機能神経フィードバック方法 |
JP6812022B2 (ja) * | 2018-10-11 | 2021-01-13 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 脳機能結合相関値の調整方法、脳機能結合相関値の調整システム、脳活動分類器のハーモナイズ方法、脳活動分類器のハーモナイズシステム、および脳活動バイオマーカシステム |
CN109875509B (zh) * | 2019-02-27 | 2024-06-28 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阿尔茨海默症患者康复训练效果的测试系统和方法 |
US11786694B2 (en) | 2019-05-24 | 2023-10-17 | NeuroLight, Inc. | Device, method, and app for facilitating sleep |
US11526808B2 (en) * | 2019-05-29 | 2022-12-13 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Machine learning based generation of ontology for structural and functional mapping |
US20210023330A1 (en) * | 2019-07-24 | 2021-01-28 | Neurolutions, Inc. | Brain Computer Interface Based Pain Management Therapy |
CN110251799B (zh) * | 2019-07-26 | 2021-07-20 | 深圳市康宁医院(深圳市精神卫生研究所、深圳市精神卫生中心) | 神经反馈治疗仪 |
CN111414579B (zh) * | 2020-02-19 | 2023-05-23 | 深圳市儿童医院 | 基于多角度相关关系获取脑区关联信息的方法和系统 |
CN112233086B (zh) * | 2020-10-14 | 2023-08-04 | 南京工业大学 | 基于脑区功能连接的fMRI数据分类识别方法及装置 |
CN113855050B (zh) * | 2021-11-04 | 2024-01-02 | 深圳大学 | 一种脑电神经反馈训练的参数设置方法、装置及相关介质 |
CN117952195B (zh) * | 2024-03-26 | 2024-06-21 | 博睿康医疗科技(上海)有限公司 | 基于任务相关脑电激活度的脑网络构建方法、显示设备 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5320543B2 (ja) * | 2011-11-08 | 2013-10-23 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 脳機能亢進支援装置および脳機能亢進支援方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20020103429A1 (en) * | 2001-01-30 | 2002-08-01 | Decharms R. Christopher | Methods for physiological monitoring, training, exercise and regulation |
JP2006132313A (ja) | 2004-10-07 | 2006-05-25 | Yashima:Kk | 基礎と架台の接合構造 |
JP5569714B2 (ja) | 2009-06-16 | 2014-08-13 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 磁気共鳴画像化装置および磁気共鳴画像化方法 |
US8861815B2 (en) * | 2011-08-03 | 2014-10-14 | International Business Machines Corporation | Systems and methods for modeling and processing functional magnetic resonance image data using full-brain vector auto-regressive model |
-
2014
- 2014-04-24 CN CN201480024911.6A patent/CN105188528B/zh active Active
- 2014-04-24 WO PCT/JP2014/061543 patent/WO2014178322A1/ja active Application Filing
- 2014-04-24 JP JP2014530048A patent/JP5641531B1/ja active Active
- 2014-04-24 US US14/438,962 patent/US20150294074A1/en not_active Abandoned
- 2014-04-24 EP EP14792050.8A patent/EP2992823B1/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5320543B2 (ja) * | 2011-11-08 | 2013-10-23 | 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 | 脳機能亢進支援装置および脳機能亢進支援方法 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
JPN6014020908; Kazuhisa SHIBATA, et al.: '"Perceptual Learning Incepted by Decoded fMRI Neurofeedback Without Stimulus Presentation"' SCIENCE Vol.334, 20111209, p1413-p1415 * |
JPN6014020910; 福田めぐみ、川人光男: '「デコーデッド・ニューロフィードバックによる精神疾患治療の可能性」' 実験医学 Vol.30,No.13(増刊), 20120801, p182(2162)-p187(2167) * |
JPN7014001530; 柴田和久、渡邊武郎、佐々木由香、川人光男: '「機能的磁気共鳴画像法を用いたニューロフィードバック訓練によりひき起こされる視覚知覚学習」' ライフサイエンス 新着論文レビュー,[online] , 20120111, [検索日 2014.05.15] * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101842750B1 (ko) * | 2015-11-26 | 2018-03-27 | 인하대학교 산학협력단 | 뇌파 훈련을 위한 실시간 시뮬레이터 및 이를 이용한 인터페이스 장치 |
US12020427B2 (en) | 2017-10-03 | 2024-06-25 | Advanced Telecommunications Research Institute International | Differentiation device, differentiation method for depression symptoms, determination method for level of depression symptoms, stratification method for depression patients, determination method for effects of treatment of depression symptoms, and brain activity training device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2992823B1 (en) | 2021-06-30 |
JPWO2014178322A1 (ja) | 2017-02-23 |
CN105188528B (zh) | 2018-10-16 |
US20150294074A1 (en) | 2015-10-15 |
WO2014178322A1 (ja) | 2014-11-06 |
EP2992823A4 (en) | 2017-01-25 |
CN105188528A (zh) | 2015-12-23 |
EP2992823A1 (en) | 2016-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6497687B2 (ja) | 脳活動解析システム及び方法 | |
JP5641531B1 (ja) | 脳活動訓練装置および脳活動訓練システム | |
JP6903518B2 (ja) | 脳活動解析システム、脳活動解析装置、及び脳活動解析プログラム | |
JP6722845B2 (ja) | 判別装置、うつ症状の判別方法、うつ症状のレベルの判定方法、うつ病患者の層別化方法、うつ症状の治療効果の判定方法及び脳活動訓練装置 | |
JP6875054B2 (ja) | 脳活動訓練装置、脳活動訓練方法および脳活動訓練プログラム | |
JP6492356B2 (ja) | 脳活動訓練装置および脳活動訓練方法 | |
JP2020062369A (ja) | 脳機能結合相関値の調整方法、脳機能結合相関値の調整システム、脳活動分類器のハーモナイズ方法、脳活動分類器のハーモナイズシステム、および脳活動バイオマーカシステム | |
JP2024003782A (ja) | 統合失調スペクトラム障害に関する情報を提供するための診断支援システム、診断支援装置、診断支援方法、及び支援プログラム | |
Powers | Cognitive and Affective Control of Pain in the Human Brain and Brainstem Revealed by Means of Functional MRI and Analyses of Network Connectivity |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20140911 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140924 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141021 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5641531 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S201 | Request for registration of exclusive licence |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |