JP5747200B2 - 脳活動情報出力装置、脳活動情報出力方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
本実施の形態において、脳活動を推定する脳活動情報出力システムについて説明する。また、脳活動情報出力システムは、近赤外分光計測装置(NIRS)を具備する。なお、脳活動の推定とは、神経活動に伴う脳血行動態反応を推定することである。
(実験1)
(実験2)
2 脳活動情報出力装置
11 送光プローブ
12 受光プローブ
13 受付部
14 制御部
21 大脳皮質活動モデル情報格納部
22 頭皮血流変化モデル情報格納部
23 安静時光強度情報格納部
24 安静時光強度取得部
25 安静時光強度蓄積部
26 脳活動時光強度情報取得部
27 光強度変化情報取得部
28 推定部
29 出力部
281 感度情報格納手段
282 演算式格納手段
283 推定手段
Claims (7)
- 局所的な活動である大脳皮質の活動のモデルを示す情報である大脳皮質活動モデル情報を格納している大脳皮質活動モデル情報格納部と、
広域的な活動である頭皮の血流変化のモデルを示す情報である頭皮血流変化モデル情報を格納している頭皮血流変化モデル情報格納部と、
送光プローブと受光プローブの組であるプローブセットを1組以上有する近赤外分光計測装置を用いて、前記各プローブセットを構成する各送光プローブから、一の光強度の光を発した場合に、安静状態において測定された各受光プローブの光強度に関する情報である安静時光強度情報を、複数の各波長に対応付けて格納している安静時光強度情報格納部と、
前記近赤外分光計測装置を用いて、前記各プローブセットを構成する各送光プローブから、一の光強度の光を発した場合に、脳活動が行われている状態において測定された各受光プローブの光強度に関する情報である脳活動時光強度情報を、複数の波長ごとに取得する脳活動時光強度情報取得部と、
前記安静時光強度情報格納部の安静時光強度情報と、前記脳活動時光強度情報取得部が取得した脳活動時光強度情報とから、複数の波長ごと、およびプローブセットごとに、光強度の変化に関する情報である光強度変化情報を取得する光強度変化情報取得部と、
前記複数の波長ごと、およびプローブセットごとの光強度変化情報を、前記大脳皮質活動モデル情報および前記頭皮血流変化モデル情報に適用し、大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を取得する推定部と、
前記推定部が取得した大脳皮質のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質のデオキシヘモグロビンの濃度変化を出力する出力部とを具備する脳活動情報出力装置。 - 前記推定部は、
大脳皮質または頭皮の活動の変化と検出された光強度の変化の関係を示す情報である感度情報を格納し得る感度情報格納手段と、
大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を取得するための演算式を格納し得る演算式格納手段と、
前記演算式に、前記感度情報と前記光強度変化情報を代入し、大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を、ベイズ推定を用いて取得する推定手段とを具備する請求項1記載の脳活動情報出力装置。 - 前記推定部は、
大脳皮質または頭皮の活動の変化と検出された光強度の変化の関係を示す情報である感度情報を格納し得る感度情報格納手段と、
大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を取得するための演算式であり、コスト関数である演算式を格納し得る演算式格納手段と、
前記演算式に、前記感度情報と前記光強度変化情報を代入し、当該演算式を実行し、実行結果であるコストが最小になるように、大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を取得する推定手段とを具備する請求項1記載の脳活動情報出力装置。 - 送光プローブと受光プローブ間の間隔であるプローブの配置密度が1.5cm以下である請求項1から請求項3いずれか記載の脳活動情報出力装置。
- 送光プローブと受光プローブ間の間隔であるプローブの配置密度が2.0cm以下である請求項1から請求項3いずれか記載の脳活動情報出力装置。
- 記憶媒体に、
局所的な活動である大脳皮質の活動のモデルを示す情報である大脳皮質活動モデル情報と、
広域的な活動である頭皮の血流変化のモデルを示す情報である頭皮血流変化モデル情報と、
送光プローブと受光プローブの組であるプローブセットを1組以上有する近赤外分光計測装置を用いて、前記各プローブセットを構成する各送光プローブから、一の光強度の光を発した場合に、安静状態において測定された各受光プローブの光強度に関する情報である安静時光強度情報を、複数の各波長に対応付けて格納しており、
脳活動時光強度情報取得部、光強度変化情報取得部、推定部、および出力部により実現される脳活動情報出力方法であって、
前記脳活動時光強度情報取得部が、前記近赤外分光計測装置を用いて、前記各プローブセットを構成する各送光プローブから、一の光強度の光を発した場合に、脳活動が行われている状態において測定された各受光プローブの光強度に関する情報である脳活動時光強度情報を、複数の波長ごとに取得する脳活動時光強度情報取得ステップと、
前記光強度変化情報取得部が、前記記憶媒体の安静時光強度情報と、前記脳活動時光強度情報取得ステップで取得された脳活動時光強度情報とから、複数の波長ごと、およびプローブセットごとに、光強度の変化に関する情報である光強度変化情報を取得する光強度変化情報取得ステップと、
前記推定部が、前記複数の波長ごと、およびプローブセットごとの光強度変化情報を、前記大脳皮質活動モデル情報および前記頭皮血流変化モデル情報に適用し、大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を取得する推定ステップと、
前記出力部が、前記推定ステップで取得された大脳皮質のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質のデオキシヘモグロビンの濃度変化を出力する出力ステップとを具備する脳活動情報出力方法。 - 記憶媒体に、
局所的な活動である大脳皮質の活動のモデルを示す情報である大脳皮質活動モデル情報と、
広域的な活動である頭皮の血流変化のモデルを示す情報である頭皮血流変化モデル情報と、
送光プローブと受光プローブの組であるプローブセットを1組以上有する近赤外分光計測装置を用いて、前記各プローブセットを構成する各送光プローブから、一の光強度の光を発した場合に、安静状態において測定された各受光プローブの光強度に関する情報である安静時光強度情報を、複数の各波長に対応付けて格納しており、
コンピュータを、
前記近赤外分光計測装置を用いて、前記各プローブセットを構成する各送光プローブから、一の光強度の光を発した場合に、脳活動が行われている状態において測定された各受光プローブの光強度に関する情報である脳活動時光強度情報を、複数の波長ごとに取得する脳活動時光強度情報取得部と、
前記記憶媒体の安静時光強度情報と、前記脳活動時光強度情報取得部が取得した脳活動時光強度情報とから、複数の波長ごと、およびプローブセットごとに、光強度の変化に関する情報である光強度変化情報を取得する光強度変化情報取得部と、
前記複数の波長ごと、およびプローブセットごとの光強度変化情報を、前記大脳皮質活動モデル情報および前記頭皮血流変化モデル情報に適用し、大脳皮質と頭皮の血管のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質と頭皮の血管のデオキシヘモグロビンの濃度変化を取得する推定部と、
前記推定部が取得した大脳皮質のオキシヘモグロビンの濃度変化、および大脳皮質のデオキシヘモグロビンの濃度変化を出力する出力部として機能させるためのプログラム。
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