JP6715880B2 - 記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 - Google Patents
記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6715880B2 JP6715880B2 JP2018102025A JP2018102025A JP6715880B2 JP 6715880 B2 JP6715880 B2 JP 6715880B2 JP 2018102025 A JP2018102025 A JP 2018102025A JP 2018102025 A JP2018102025 A JP 2018102025A JP 6715880 B2 JP6715880 B2 JP 6715880B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- memory
- participants
- region
- brain
- task
- 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
- 230000015654 memory Effects 0.000 title claims description 193
- 238000012549 training Methods 0.000 claims description 183
- 230000000971 hippocampal effect Effects 0.000 claims description 96
- 208000010877 cognitive disease Diseases 0.000 claims description 65
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims description 54
- 230000006886 spatial memory Effects 0.000 claims description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 43
- 210000004884 grey matter Anatomy 0.000 claims description 38
- 230000003936 working memory Effects 0.000 claims description 29
- 238000002599 functional magnetic resonance imaging Methods 0.000 claims description 28
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 claims description 21
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 17
- 210000001353 entorhinal cortex Anatomy 0.000 claims description 9
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000008685 targeting Effects 0.000 claims description 9
- 230000007177 brain activity Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- 230000006403 short-term memory Effects 0.000 claims description 8
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 7
- 210000004727 amygdala Anatomy 0.000 claims description 6
- 230000002450 orbitofrontal effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 5
- 210000001652 frontal lobe Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001936 parietal effect Effects 0.000 claims description 4
- 210000003478 temporal lobe Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 4
- 208000012902 Nervous system disease Diseases 0.000 claims description 3
- 208000025966 Neurological disease Diseases 0.000 claims description 3
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000926 neurological effect Effects 0.000 claims description 3
- 210000000869 occipital lobe Anatomy 0.000 claims description 3
- 210000002475 olfactory pathway Anatomy 0.000 claims description 3
- 208000020016 psychiatric disease Diseases 0.000 claims description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 claims description 2
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims description 2
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims 2
- 230000003935 attention Effects 0.000 claims 1
- 208000027061 mild cognitive impairment Diseases 0.000 description 60
- 230000004044 response Effects 0.000 description 54
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 51
- 230000013016 learning Effects 0.000 description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 31
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 28
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 27
- 210000001159 caudate nucleus Anatomy 0.000 description 21
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 21
- 229940068196 placebo Drugs 0.000 description 15
- 239000000902 placebo Substances 0.000 description 15
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 15
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 12
- 230000001149 cognitive effect Effects 0.000 description 10
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 9
- 206010012289 Dementia Diseases 0.000 description 8
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 8
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 7
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 6
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 6
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 210000001320 hippocampus Anatomy 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 241000283984 Rodentia Species 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 5
- 230000031836 visual learning Effects 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000013425 morphometry Methods 0.000 description 4
- 210000001577 neostriatum Anatomy 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 3
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000003542 behavioural effect Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 210000005153 frontal cortex Anatomy 0.000 description 3
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 206010027175 memory impairment Diseases 0.000 description 3
- 210000001152 parietal lobe Anatomy 0.000 description 3
- 101000979249 Homo sapiens Neuromodulin Proteins 0.000 description 2
- 238000012347 Morris Water Maze Methods 0.000 description 2
- 102100023206 Neuromodulin Human genes 0.000 description 2
- 241000288906 Primates Species 0.000 description 2
- 230000007792 alzheimer disease pathology Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 230000003920 cognitive function Effects 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 210000001947 dentate gyrus Anatomy 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000000763 evoking effect Effects 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 2
- JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N hydrocortisone Chemical compound O=C1CC[C@]2(C)[C@H]3[C@@H](O)C[C@](C)([C@@](CC4)(O)C(=O)CO)[C@@H]4[C@@H]3CCC2=C1 JYGXADMDTFJGBT-VWUMJDOOSA-N 0.000 description 2
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 2
- 210000000478 neocortex Anatomy 0.000 description 2
- 230000004766 neurogenesis Effects 0.000 description 2
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 2
- 210000002442 prefrontal cortex Anatomy 0.000 description 2
- 210000002637 putamen Anatomy 0.000 description 2
- 238000000611 regression analysis Methods 0.000 description 2
- 230000001953 sensory effect Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000003238 somatosensory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 2
- 208000020925 Bipolar disease Diseases 0.000 description 1
- 206010009244 Claustrophobia Diseases 0.000 description 1
- 208000028698 Cognitive impairment Diseases 0.000 description 1
- 241000479907 Devia <beetle> Species 0.000 description 1
- 241000238631 Hexapoda Species 0.000 description 1
- 208000026139 Memory disease Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 238000012879 PET imaging Methods 0.000 description 1
- 208000018737 Parkinson disease Diseases 0.000 description 1
- 235000004522 Pentaglottis sempervirens Nutrition 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000012443 analytical study Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003376 axonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 210000003710 cerebral cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 230000003930 cognitive ability Effects 0.000 description 1
- 230000007370 cognitive improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006998 cognitive state Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000010219 correlation analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 238000011038 discontinuous diafiltration by volume reduction Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000035475 disorder Diseases 0.000 description 1
- 238000000537 electroencephalography Methods 0.000 description 1
- 230000008451 emotion Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 206010015037 epilepsy Diseases 0.000 description 1
- 230000001073 episodic memory Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000007166 healthy aging Effects 0.000 description 1
- 230000008801 hippocampal function Effects 0.000 description 1
- 229960000890 hydrocortisone Drugs 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000035987 intoxication Effects 0.000 description 1
- 231100000566 intoxication Toxicity 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000006386 memory function Effects 0.000 description 1
- 230000006993 memory improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003340 mental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001343 mnemonic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008450 motivation Effects 0.000 description 1
- 210000000337 motor cortex Anatomy 0.000 description 1
- 230000001537 neural effect Effects 0.000 description 1
- 210000005155 neural progenitor cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000003188 neurobehavioral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002610 neuroimaging Methods 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 230000003557 neuropsychological effect Effects 0.000 description 1
- 238000010855 neuropsychological testing Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 210000001769 parahippocampal gyrus Anatomy 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000005043 peripheral vision Effects 0.000 description 1
- 208000019899 phobic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000037081 physical activity Effects 0.000 description 1
- 208000028173 post-traumatic stress disease Diseases 0.000 description 1
- 210000000063 presynaptic terminal Anatomy 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000005180 public health Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000002271 resection Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 201000000980 schizophrenia Diseases 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003997 social interaction Effects 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 230000000946 synaptic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000007497 verbal memory Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B19/00—Teaching not covered by other main groups of this subclass
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
- G06T19/003—Navigation within 3D models or images
-
- 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
- G16H30/00—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images
- G16H30/20—ICT specially adapted for the handling or processing of medical images for handling medical images, e.g. DICOM, HL7 or PACS
-
- 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
- G16H50/50—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for simulation or modelling of medical disorders
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
- G06T2210/41—Medical
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
- G09B5/02—Electrically-operated educational appliances with visual presentation of the material to be studied, e.g. using film strip
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
-
- 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
- G16H10/00—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data
- G16H10/20—ICT specially adapted for the handling or processing of patient-related medical or healthcare data for electronic clinical trials or questionnaires
-
- 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
- G16H20/00—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance
- G16H20/70—ICT specially adapted for therapies or health-improving plans, e.g. for handling prescriptions, for steering therapy or for monitoring patient compliance relating to mental therapies, e.g. psychological therapy or autogenous training
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Educational Administration (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Educational Technology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Databases & Information Systems (AREA)
- Pathology (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Electrically Operated Instructional Devices (AREA)
Description
短期記憶を改善するためのコンピュータ生成3D仮想環境に関する。
一態様において、記憶(例えば、空間的、時間的、時空的、作業、および短期記憶)を改善するための3D仮想現実(VR)環境を提供するコンピュータ実装システムが提供される。このシステムは、探索可能な三次元(3D)環境内において実行される1つ以上の記憶訓練課題を含む少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールにアクセスする制御モジュールと、ディスプレイへの出力と対話型探索コントローラからの入力とを有し、少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールを実行するように構成されたVRエンジンとを含む。更に、このシステムは、脳の構造および/または脳の活動の1つ以上のスキャンを実行する手段を含み、これによって、脳の選択領域を目標にする少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールの有効性を測定することができる。一実施形態では、制御モジュールは、脳の選択領域を目標にする以前のVR記憶訓練モジュールの訓練セッションの測定された有効性に応じて、どのVR記憶訓練モジュールを引き出して実行するか決定するように構成される。
題を含む少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールを実行するステップと、ディスプレイへの出力を介して3D環境を表示するステップと、対話型コントローラから入力を受けるステップとを含む。更に、この方法は、脳の構造および/または活動の1つ以上のスキャンを実行するステップを含み、これによって、脳のある領域を目標にする少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールの有効性を測定することができる。どのVR記憶訓練モジュールを引き出して実行するかの決定は、脳の選択領域を目標にする以前のVR記憶訓練モジュールの訓練セッションの測定された有効性に応じて行うことができる。
れは代表例であり、限定することを意図するのではない。例えば、覚えようとする他のものには、例えば、顔、動物、単語、文章、話、部屋、または陸標を含むこともできる。この場合も、この覚えようとするものの羅列は、限定することを意図するのではない。加えて、いずれの感覚的刺激でも用いることができ、聴覚、視覚、体性感覚(somato-sensory)、運動(motor)等を含む。
ic memory)、意味的記憶(semantic memory)、宣言的記憶、一過性記憶というような、異
なる定義の記憶を含む。これは、記憶の種類の網羅的な一覧ではなく、記憶の定義の広さを伝えるための例に過ぎない。
頭字語のリスト
4/8VM:4−8仮想迷路
AD:アルツハイマー病
BIS−11:バラット衝動性評価尺度(Barratt Impulsiveness Scale)11
BOLD:血液酸素投与レベル依存
CSDLT:同時空間弁別学習課題
CN:尾状核
CT:コンピュータ化断層写真術
DST:神経行動テスト(digit symbol test)
ET−CT:実験的試行−対照試行
FSAQ:機能的空間能力アンケート
FWHM:最大値の半分における最大幅
GDS:老人鬱病評価尺度
HPC:海馬
INSECT:組織分類のための強度正規化定位環境(Intensity Normalized Stereotaxic Environment for Classification of Tissues)
MCI:軽度認知障害
MMSE:ミニメンタル・ステート検査(Mini-Mental State Examination)
MoCA:モントリオール認知評価
MRI:磁気共鳴撮像
NLS:数値−文字順序付け
PC:プラシーボ対照
PSS:自覚ストレス尺度(Perceived Stress Scale)
QOL:生活品質
RAVLT:Reyの聴覚性言語学習課題(Rey Auditory Verbal Learning Task)
ROI:関心のある領域
ROCF:Rey-Osterriethの複雑図形(Rey-Osterrieth Complex Figure)
SEQ:自己推定アンケート
SMIP:空間記憶改善プログラム
S−R:刺激−応答
TONI−III:非言語的知能テストIII(Test of Nonverbal Intelligence III)
VBM:ボクセル単位形態計測(Voxel-Based Morphometry)
WAIS−R:ウェクスラー成人知能検査(Adult Intelligence Scale)
WM:作業記憶
記憶に関連する脳の領域
新たな環境において道を切り開くためそして更に適応的に進むために、人間は脳の異なる部分に頼る異なる探索方略(navigational strategies)を自発的に選択することが多い
ということが、対照研究(controlled studies)によって示されている。例えば、目標位置に到達するために、人は環境的陸標間の関係(即ち、刺激−刺激連携)を学習することによって、「空間記憶方略」を用いることができる。この方略は、いずれかの所与の方向からの直接経路において目標に到達することを可能にする認知地図に基づく明示的な記憶の形態である。このタイプの柔軟な探索は、脳の海馬(HPC)領域に依存することが示されている。あるいは、環境的陸標間における関係の知識ではなく、代わりに正確な判断点または刺激における一連の方向転換(turns)を用いることによって(例えば、角で左に曲
がり、次いで公園の後で右に曲がる等)探索することもできる。後者の非空間的方略の繰
り返しで好結果が得られると、「応答方略」(刺激−応答連携)に至る。これは、脳の尾状核(CN)、暗示的記憶の形態、挙動の自動化、または習慣に関与することが知られている。脳の別の領域である前頭葉は、短期記憶または作業記憶に関与し(即ち、多数の情報を限られた時間だけ保持して、この情報を他の情報処理に利用可能にする)、計画、決定、禁止は、所与の時点においてどの方略が使用されるかについて調整するときに関与することが示されている。感情、ストレス、および恐れに関与する脳の領域である扁桃体は、応答方略を促進することが示されている。
者を特定するために用いられた。何故なら、このグループだけが誤りの増加を示すであろうと予測されたからである。自己報告およびプローブ試験に基づいて、参加者の内約半分が応答方略を自発的に用いたことがわかった。彼らは、プローブ試験において犯した誤りが少なく、所与の開始点または刺激から、開いたアームおよび閉じたアームのパターン、または一連の方向(例えば、第2経路を左に進み、次いで次の左に進む)にしたがって報告した。参加者の残りの半分は、自発的に空間記憶を用いた(即ち、2つの陸標を用いて報告し、開いたアームおよび閉じたアームのパターンを使用しなかった)。この空間記憶を用いたグループは、プローブ試験において遙かに多い誤りを犯し、多数の陸標に関係付けて目標物体の位置を学習したことを報告した。この実験では、誤りが少なくそして課題を完了するまでの時間が短いことによって証明されたように、応答方略の方が、空間記憶方略よりも効率的であることが分かった。更に訓練を行うことによって、空間記憶方略を用いた人々の40%が、一層効率的な応答方略に移った。これは、更に以前の研究において、ラットで実証されたのと同様である。
る探索方略と共変動する脳領域を特定するために用いられている。空間学習者は、応答学習者と比較すると、HPCにおいて著しく多い灰白質を有し、CNにおいて少ない灰白質を有するという結果が示された。一方、応答学習者は、CNにおいてより多くの灰白質を有し、HPCにおいてより少ない灰白質を有していた。更に、HPCにおける灰白質は、CNにおける灰白質に対して否定的に相関付けられ、これら2つの脳エリア間に競合相互作用があることが示唆された。第2の分析では、扁桃体、海馬傍回、鼻周囲、嗅内、および眼窩前頭皮質のような、HPCに解剖学的に接続されることが知られている領域の灰白質は、HPCの灰白質と共変動することが示された。言い換えると、空間学習者は、HPCにおいてより多くの灰白質を有するが、扁桃体および皮質を含む、前述した解剖学的に接続されたエリアのネットワークにおいてもより多くの灰白質を有していた。HPCにおける灰白質が少ないことは、アルツハイマー病に対する危険因子であるだけでなく、正常な老化における認知障害や、鬱病、双極性障害、統合失調症、心的外傷後ストレス障害、糖尿病、中毒、痴呆、パーキンソン病(痴呆を伴う)、または記憶およびHPCに影響を及ぼす他のあらゆる障害というような、HPCに影響を及ぼす他の神経および精神的障害の危険因子でもあるので、これらの結果は、これらの脳エリアにおける機能回復を目標とする認知訓練プログラムに対する重要な含蓄を有する。
記憶障害
この分野における長年の研究によって、本発明者は、正常な老化、ならびに種々の認知障害および病気によって発生するHPCおよび他の脳の領域の変質から保護するまたはそ
れを鈍化するのに役立てるために、記憶を改善するための有効なシステムおよび方法を開発する必要性を認める(appreciate and recognize)に至った。
内皮質、HPCであり、病気の進行に伴い、前頭皮質を含む新皮質となる。HPC体積の減少は、ADを確証する良い予測子であることが見出された。
役立つことに好結果が得られることを証明した。しかしながら、これらの研究の殆どはHPCの関与を仮定したが、脳の撮像によって、またはHPCに特定的な傷害がある患者を検査することによって、彼らの仮説を実際に検査していない。HPCを目標とする記憶介入の研究は、MCIの兆候を軽減するのに最も有効であると考えられる。
発見に基づいて、本発明者はHPCおよび皮質を刺激するように設計された複数の訓練範例を有する空間記憶改善プログラム(SMIP)を開発した。健康な高齢者(59〜75歳)における初期結果は、機能的および構造的磁気共鳴撮像によって証明されるように、SMIPが記憶を改善し、HPCにおける活動を増大させ、HPCおよび皮質における成長を誘発させた。更に、参加者はSMIPを楽しいと感じ、実生活環境に対するその類似性により、彼らの日常生活への直接移行を可能にした。参加者は、一層自律し自信に満ちていることを証明した。これは、SMIPが彼らの生活の質を高めるのに役立ったことを示す。つまり、本発明者は、SMIPが健康な加齢を促進し、MCIに伴う兆候を減少させるための有望なツールであると確信する。
記憶改善システムおよび方法
添付する図1から図41を参照しながらこれより詳細に説明するが、本発明者は、プラシーボ対照(PC:placebo control)グループに関するMCIおよび健康な参加者を含
む種々の年代層において記憶および探索技量を改善し、更に対照者(controls)に関するHPCにおいて記憶を改善し血流および灰白質を増大させるように設計された複数の記憶訓練プログラムを実行するための、コンピュータ生成3D仮想環境を開発した。練習しHPC領域および脳の他の領域を開発することによって、参加者は彼らの記憶機能に、測定可能な改善を示すことができる。
一実施形態では、制御モジュール120は、記憶訓練プログラムによってユーザの進展を追跡するように構成される。ユーザの初期プロファイル、および記憶訓練プログラムの最中に得られたフィードバックに基づいて、制御モジュール120は、どの記憶訓練モジュールを引き出して実行するか決定することができる。訓練は何週間、何ヶ月、そして何年にもわたって予定が組まれることもあるので、制御モジュール120は、ユーザまたは参加者毎に訓練の進展を追跡するように構成される。また、制御モジュール120は、特定のユーザに対してどの記憶訓練モジュールが使用されか、何回特定の記憶訓練モジュールがそのユーザに使用されたかについても追跡するように構成される。
ことを防止する。
ば、VRエンジン140は、ユーザと対話処理するために、VRグラフィクス・ディスプ
レイ・ユーザ・インターフェース150上に仮想3D環境を生成するように構成することができる。ユーザ・インターフェース150は、例えば、ユーザに仮想3D環境を通じて運動の感覚を与えるために十分に高いフレーム・リフレッシュ・レートでグラフィクス出力を生成するのに適したコンピュータ・ディスプレイであってもよい。VR探索コントローラ160は、例えば、VR環境内において探索するための、マウス、ジョイスティック、トラックボール、応答ボックス、またはキーボード上の方向キーであってもよい。
覚、嗅覚、体性感覚情報も受けるマルチモダル連携エリアである。したがって、空間記憶のドメイン内部におけるマルチモダル刺激は、完全にHPCを必要とする(engage)。
層複雑にすることによって、高めることができる。同様に、難易度は、選択のための課題の数を減らす、より少ない物体を用いる、あるいは陸標を増やし、ドアまたは経路の数を減らすことによって、VR環境をより単純にすることによって、下げることもできる。
Gコヒーレンス、身体運動検出による活動レベルの測定、あるいは記憶訓練モジュールの最中またはその直後における参加者の脳構造および/または活動のMRIスキャンを受けるように構成されてもよい。以下で更に詳しく説明するが、記憶訓練モジュールによって刺激され活性化された脳のエリアは、灰白質および血流に関するMRIによって測定された脳の特定領域において増大した活動の度合いを強調することによって特定することができる。一例として、訓練モジュールの期間および頻度を決定するために、MRIスキャンを用いることもできる。
を含む、あらゆる形態をなすことができる。このアバターは、標準的であることができ、または異なる人種、文化、言語、年齢、性別、および身体的外観(身体的な体の特徴および衣服に関する)の個別作成アバターを含む、ユーザの選択で決めることもできる。
例示的な一実施形態では、4−8仮想迷路(4/8VM)仮想探索課題が、異なる学習方略間で区別する役割を果たすために策定される。この課題の第1部分では、参加者が中央プラットフォームから広がる8本の経路の内4本の開いた経路(open paths)の終点において4つの物体を引き出さなければならなかった。第2部分では、これらの物体が以前に遮断された経路に置かれ、参加者はこれらを取ってくるように求められた。環境陸標が除去されたプローブ試験を用いて、空間学習者(spatial leaner)が応答学習者(response learner)から区別された。図3Aおよび図3Bに示すように、fMRI課題が、空間方略を採用したが応答方略を用いなかった参加者は基準線に対してHPCにおける活動が増大したことを示した。更に具体的には、図3Aおよび図3Bは、それぞれ、空間学習グループおよび応答学習グループにおいて発見された海馬(HPC)および 尾状核(CN)にお
ける活動の領域を示す。t−マップが全ての参加者の解剖学的平均の上に重ね合わされ、正中面および前頭面において表示される。図3Aでは、第1スキャンにおいて空間学習グループの実験および対照条件(control condition)から応答学習グループのそれを差し引
いて濃淡を付けたときに、右HPCにおいて活動が示される(x=32、y=−12、z=−22、t=4.17)。図3Bでは、応答学習グループにおいて発見された右CNにおける活動が示される(スキャン5)(x=14、y=−8、z=22、t=4.04)。一方、応答グループは、CNにおいて活動増大の持続を示した。
陸標が除去されたプローブ試験における間違いの回数が、右HPCにおける灰白質密度と深く(significantly)相関付けられることを明らかにした。更に具体的には、図3Cは若
い成人参加者のグループ全体の灰白質密度(HPCおよびCN)と、プローブ試験を行っている間に犯した誤りとの間における回帰分析を示す。図3Cの右側は、解剖学的MRI上に重ね合わされ正中面において表示された結果を示す。ピーク(x=24、y=−13、z=−20、t−静止=3.55)において右HPCにおける灰白質密度は、空間学習方略と相関付けられ(r=0.56、p<0.005、天面)、一方ピーク(x=−14、y=28、z=4、t−静止=−4.33)におけるCNの頭部の密度は応答学習方略(r=0.63、p<0.005、底面)と相関付けられた。プローブ誤差とCNの尾部(x=−26、y=−32、z=3、t−値=−4.07、相関係数r=0.56、p<0.005)との間の負の相関を別にして、多数の比較について訂正された有意性に対する閾値を交差した他の脳の領域はなかった。縦線はt−統計値の範囲を示す。
的空間記憶方略を使用したのに対して、若い成人(N=175、平均年齢25.1)は47.4%、高齢成人(n=112、平均年齢66.4)では39.3%であることが分かった(χ2=64.49、p<0.0001)。MCI患者においても同様の結果が見出された。検査した3人のMCI患者の内、2人が自発的に応答方略を使用し、1人は空間方略を使用した。サンプル・サイズは小さいが、空間方略および応答方略の割合は、健康な高齢成人人口におけるそれと同様である。若い成人に対して行われた学術調査(research)によって、以前のゲーム体験と空間記憶反応(performance)の間には関係がないことが
示され、ビデオ・ゲームの体験が寿命に渡る変化を説明できそうにないことが示唆される。要するに、このデータは、子供とは対照的に、寿命にわたって応答方略の使用が増大する証拠があることを示唆する。これは、PET撮像が、若い成人におけるHPCに対して高齢成人におけるCNの使用に向かう、年齢に関係する変化を解明した記憶の研究と一貫する。
答方略を用いる参加者はMoCA検査に対して最低のスコアを有することを示唆し、痴呆の危険性が一層高いことを示す。
答訓練では誘発されなかった。
スの7つのテスラMRIスキャンと、応答バージョンにおいて訓練されたマウスのMRIスキャンとの間の死後VBMコントラスト(postmortem VBM contrast)を示す。1つのマ
ウス・グループは、Morris Water Maze課題の標準的な空間記憶訓練を受け、隠された避
難台を発見するために迷路周囲にある外部視覚陸標を用いることができる。他のグループは、応答訓練を受け、ここでは避難台は旗によって示され、外部陸標はカーテンの後ろに隠された。5日の訓練の後、マウスは安楽死させられ、造影剤を注入され、7テスラMRIスキャナ上でスキャンされた。空間学習者のHPCにおける成長は青で識別される(label)。応答学習者の線条体における成長は赤で識別される。結果は、空間グループにおけ
るHPC灰白質の顕著な増大(HPCの歯状回において12%、そしてHPCのCA1層において16%)、応答グループにおける線条体内灰白質の顕著な増大(CNおよび被殻において11%)を示した。尚、CNおよび被殻は、人間において線条体を形成し、齧歯動物における線条体と呼ばれる1つの構造に融合されることを注記しておく。細胞構築分析では、細胞体カウントに相違は示されなかった。しかしながら、下側の図は、対照および応答合図(control and response-cued)MMM訓練マウスに対して、空間バージョンで
訓練されたマウスにおけるHPCの歯状回に表示するGAP−43の著しい増大を示す。GAP−43は、接合部前端末(pre-synaptic terminal)に存在し、軸索成長(axonal growth)の証拠である。このマウス研究は、空間学習がHPCにおける灰白質の成長を促進すること、そして応答学習は促進しないことを示唆する。
内1つ、即ち、実験グループ(SMIP)またはPCグループの一部であった。彼らは、図6に示すような層別無作為化法を用いることによって、ランダムにあるグループに割り当てられた。参加者は、層別無作為化法(Friedman, Furberg, & DeMets, 1998)を用い
ることによって、ランダム様式であるグループに割り当てられ、2つのグループにおける参加者数が、4人の参加者の各組の後一致するように、ブロック・サイズを4とした。例えば、Excelの関数を用いて、0と1との間の乱数が、4人1組の参加者毎に生成される。次いで、彼らは昇順に整列させられ、コンピュータによって彼らのランクに基づい
てグループが割り当てられる。このように、参加者の割り当ては完全に予測不可能である。
判断基準に基づいて、11年よりも長い正式な学校教育を完了した個人は、高学歴と見なす。
この具体的なプロジェクトには関与しない研究助手が、ランダム化プロセスを担当する。割り当ては、最初に電話インタビューのために参加者に連絡するときに行われる。この研究は二重盲検査である。即ち、参加者も、事前および事後神経心理学的転送検査(transfer test)を管理する研究助手も、参加者が割り当てられるグループを知らない。この情
報を有する唯一の人は、訓練を管理する研究助手である。訓練セッションについての情報が漏れないように、特別な注意が払われる。何故なら、研究室環境は訓練を担当する人および研究助手双方によって共有されるからである。更に、参加者は、彼らの訓練に関するいずれの事項についても研究室にいる他の研究員に話さないように求められる。
築された。このゲーミング・エディタは、発明者に対する入手可能性に基づいて選択され、他の2Dグラフィクス、3Dエディタ、またはエンジンも、仮想環境を生成するために使用可能であることは、当業者には理解されよう。
調節される。
る。このフェーズでは、続いて行われる弁別および空間記憶フェーズのためのVR記憶訓練モジュールに対して参加者を準備させる。図9は、部屋の例示的上面図、および以下の表Aにおいて指定されるような、発見すべき物体のリストを示す。
い。参加者は、内部にある物体またはその部屋のレイアウトを含む、環境の上面図を再現するように求められる。異なる視線からの、部屋にある物体の相対的位置を思い出すには、HPCを必要とすることが、以前に証明されている。
追加の訓練モジュール
参加者は、1000から3ずつ逆に数えるというような、作業記憶(WM)要求に彼らの注意を注ぐことによって、彼らの短期記憶を訓練するように励ますことができる。これらの結果に基づいて、本発明者は前頭葉の領域を活性化することができる種々のWM課題を提案する。これらのWM課題は、SMIPと同じ仮想環境を用いて、訓練の視覚運動(Visio-motor)要求に対して制御し、SMIPと同じ数のセッションおよび同じ課題期間で
構成される。図示例として、参加者には、図18〜図22に示すような、5つの種類のWM課題が提示される。
エリア、即ち、運動皮質、眼窩前頭皮質、背外側前頭前皮質、および後部頭頂葉における活性化と関連付けられた。本訓練モジュールでは、参加者は、部屋を通過する黄色い線を辿るように求められる。この線に沿って、数値または文字が入ったパネルがある。図18に示すように、参加者は部屋を通過する黄色い線を辿るように求められる。この線に沿って、数値または文字が入ったパネルがある。参加者がパネルに触れると、パネルは消え、次のパネルが現れる。参加者は、彼らが進むに連れてこの順序を覚えるように求められ、
彼らが部屋の終端に達したとき、彼らは全ての順序を提示の順番に書き留めるように求められる(例えば、P3AH79J5)。参加者がこの順序において間違いを犯した場合、彼らは、正しい順序が学習されるまで、この特定の部屋を繰り返すように求められる。この課題は、空間記憶よりも作業記憶の使用を必要とし、成績は判断基準に対する試行 (by
trial to criteria)によって測定される。この課題は、必要であれば(例えば、MCI
患者に対して)、覚えるべきパネル数を減らすことによって、簡単にすることができる。
ように求められる。図21に示すように、参加者は道路の中央を歩くように求められる。数値100から開始して、彼らは左側のカンテラを通過する毎に2だけ減算し、右側のカンテラを通過する毎に3だけ加算するように求められる。参加者は、一旦彼らが道路の終端に達したなら、最終的な数値を与えるように求められる。この課題は作業記憶の使用を必要とする。
代替訓練モジュール
他の実施形態では、参加者は、研究室までの探索、実験者との社会的交流、および一般的な認知刺激というような、SMIPに関係する非特定的因子に取り組むために、プラシーボ対照訓練(placebo control training)が与えられる。
て好結果が得られたプラシーボ対照課題に従う。例えば、プラシーボ対照および非接触対照グループ(NCC:non-contact control)における参加者の成績は同等であったこと
が示された。実験的訓練条件を受けた参加者は、プラシーボ対照条件(placebo control condition)を行った参加者と比較して、認知測定において著しく大きな改善を示した。
tion)は従属変数となる。学習の尺度は、目標位置までの経路長および潜時を含む。
成るgo/no-go課題が、実地「モック」スキャニング・セッションの間に施与される(administrate)。第1部では、参加者に6本の小道が1本ずつ提示される。その内の3本が物体を含む。4回目の提示において、参加者には、6本の小道の各々に入るおよび入らないの間で選択が与えられる。このステップは、参加者が、物体を含む経路および空の経路を学習したことを確認する。第2部では、図29Aから図29Cに示すように、以前の小道が対で提示される。図29Aに示す第1部では、参加者は6本の小道を1本ずつ訪問する。その内の3本は物体を含む。4回目の提示において、参加者は小道に入ること、または物体を含むと信じない場合は入らないことを選択する。図29Bに示す第2部では、経路の対が提示される(上の図)。参加者は、物体を含む小道を選択しなければならない。この部分は、海馬依存空間学習を使用する能力を、応答学習から分離する。この部分では、応答方略を用いて目標物体の位置を学習した人々は(例えば、タワーが見えたときに、左の小道に進む)、誤りを犯す(第1部における学習のときに、目標物体はタワーの左側にも位置していたからである)。しかしながら、目標物体を含む小道と環境との空間関係を学習した人々は誤りを犯さない(例えば、この特定の小道が物体を含まないことを思い出したので、他方(右側)を選択する)。最後に、図29Cに示す第3部において、全ての小道が提示され、参加者は全ての物体を突き止めなければならない(下の図は鳥瞰図からの迷路を示し、参加者はこの視点からは決して見ることができない)。これらの対の各々において、一方の小道が物体を含み、他方は空である。参加者は、物体を含む小道を選択しなければならない。この部分は、HPC依存関係学習を、非関係学習から分離する。学習は、誤りだけでなく潜時に関しても測定される。
の別個のセッションに分散される。各セッションは、休憩時間を含んで2ないし3時間かかる。加えて、参加者は、go/no-goセッションを行う間に、モック・スキャニングを受け
、更にCSDLTを行う間にfMRIスキャニング・セッションを受ける。
に用いられ、聞き取った音および視覚的刺激の提示を含むが、磁場への露出は全くない。これらのモック・セッションは、閉所恐怖症をふるい分ける(screen)ため、ボタン操作の適正な使用のため、および実際のスキャンのための練習セッションとして用いられる。先に説明したGo/No-Go課題は、一度に1つずつ提示される小道を調査することによって、目標物体の位置を学習することを伴う。この実験課題と同時に、参加者はfMRIスキャンの学習状況をシミュレートするために、2つの対照課題を交互に完了しなければならない。参加者は、彼らがスキャナにいる間2つの課題を実行する、即ち、「実験的」課題および「ランダムな」課題(視覚運動対照課題)を実行することを告げられる。双方の課題は異なる仮想環境において設定される。これら2つの課題間の重要な相違は、実験的課題では物体の位置を学習できるのに対して、対照課題ではランダムなアームに物体が置かれることである。「実験」または「ランダム」を示すパネルが、仮想環境内に置かれ、各試行の開始時に約5秒間参加者に提示される。
から逆に3ずつ数えるように求められる。この対照課題は、その視覚および運動成分に関して実験的課題と同一であり、物体位置の記憶を助ける要求(mnemonic demand)のみが異
なる。したがって、以前のプロトコルにおいてHPCおよびCN活動を分離することに成功した非常に効率的な対照課題である。
結果
以上で説明したようなVR記憶訓練モジュールを完了した後、参加者は、脳のHPC領域を働かせることに照準を当てた訓練に帰することができる、彼らの空間記憶の改善について検査させられた。改善の割合を決定するための計算は、以下のように要約することができる。
P1:改善の割合:
P1=Al/平均(et1,et2,ct1,ct2)*100
Al:絶対的改善:
Al=(平均(et1n−et2n)−(平均(ct1n−ct2n))
et1:実験的転送1
et2:実験的転送2
ct1:対照転送1
ct2:対照転送2
n1:被験者1、n2:被験者2...
以上の計算において、絶対的改善スコアは、課題間の比較を考慮しない。何故なら、これらは測定の目盛りおよび単位が異なる値を表すからである。例えば、MoCAはスコアを加算することによって測定されたのに対し、進路確認課題は経路長および潜時として測定された。したがって、各課題の平均は、双方のグループおよび双方の時点毎に集め、この平均プールによってAlを除算して、これらが反映する測定単位や目盛りに係わらず課
題を跨いで比較可能な改善の尺度を表す改善割合(PI)を得るとよい。
function)は、実験グループおよび対照グループは同様であったことを示す。表2および表3は、比較を検査毎にできるように、改善割合に関して表示された結果を示す。
び後の例示的なグラフが示されている。ここで、平均距離誤差率は、目標位置に到達するのに必要とされる最短距離と比較して、移動した余分な距離を表す。細長い線は、平均の標準誤差(SEM)を示す。
善を示した[それぞれ、t=3.16、p<0.01およびt=6.08、p<0.000](図33Aおよび図33B参照)。
推定が高い程、HPCにおいて灰白質が増加したことを示す結果に照らし合わせると興味深い。つまり、空間記憶訓練は、本研究における参加者よって証明されたように、信頼度を高め、毎日の探索に関するストレスを低減することができ、一方これはHPC灰白質の増加をもたらすことができる。
task)を受けなかったが、この参加者は小さな街における探索課題を完了した。
TおよびGo/no-go(図示せず)でも同様の結果が観察され、参加者はSMIP前では判断基準に達することができず、SMIPの後では判断基準に達した。重要なのは、図38Cにおいて、MCI参加者は目標位置と環境陸標との間の空間関係を学習したことを、CSDLTのプローブ試験が示すことである。これは、海馬機能を必要とすることを以前に示したプロセスである。主観的な恩恵(subjective benefits)は、「私は更に有望に感じる
。私は今や能力(the tools)を有するように思える。私は自分自身に止まるように命令し
、「どこに行こうとしているのか」尋ねる」と、参加者はSMIPにとても感謝していることを示した。
前にMCIをスキャンするのに成功したことを示す。暫定的な行動結果に基づいて、海馬灰白質の増大が、空間記憶改善プログラム(SMIP)の後に示されることが期待される。
る。操作者4407は、ビデオ・インターフェース4405によって接続されたビデオ・ディスプレイ4408、ならびにI/Oインターフェース4409によって接続されたキーボード4410、マウス4412、およびディスク・ドライブまたはソリッド・ステート・ドライブ4414のような種々の入力/出力デバイスを用いて、コンピュータ・デバイス4400と対話処理することができる。周知のやり方で、マウス4412は、ビデオ・ディスプレイ4408においてカーソルの動き(movement)を制御し、ビデオ・ディスプレイ4408に現れる種々のグラフィカル・ユーザ・インターフェース(GUI)の制御手段をマウス・ボタンで動作させるように構成することができる。ディスク・ドライブまたはソリッド・ステート・ドライブ4414は、コンピュータ読み取り可能媒体4416にアクセスするように構成することができる。コンピュータ・デバイス4400は、 ネ
ットワーク・インターフェース4411を介してネットワークの一部を形成することができ、コンピュータ・デバイス4400が他の相応しい構成のデータ処理システム(図示せず)と通信することを可能にする。種々のソースから入力を受けるために、1つ以上の異なるタイプのセンサを用いることもできる。
Claims (7)
- 脳の目標エリアを刺激することによってアルツハイマーを含む神経若しくは精神的障害又は正常な老化における認知障害を処置又は予防するための仮想現実(VR)環境を提供するコンピュータ実装システムであって、
三次元(3D)VR環境内において実行される対話型ユーザ制御探索課題を含む1つ以上の記憶訓練課題を含む、参加者の脳の海馬領域又は隣接する嗅内皮質領域の少なくとも一方を目標にする少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールにアクセスし、
前記参加者の脳の海馬領域又は隣接する嗅内皮質領域の前記少なくとも一方を目標にするために、前記3D VR環境における空間的又は時間的な細部の間の関係に対する前記参加者の理解を訓練するように構成された、対話型ユーザ制御探索課題を含む1つ以上の記憶訓練課題を含む前記少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールを実行し、前記参加者の脳の海馬領域又は隣接する嗅内皮質領域における灰白質の成長を刺激及び/又は促進するために、対話型ユーザ制御探索課題を含む1つ以上の記憶訓練課題を含む3D VR環境を表示し、
前記3D VR環境における空間的又は時間的な細部の間の関係に対する前記参加者の代替的視点での理解を評価するために対話型コントローラを介して前記参加者から入力を受け取り、
前記1つ以上の記憶訓練課題の実行から得られる前記参加者の脳の海馬領域又は隣接する嗅内皮質領域における灰白質の成長の刺激及び/又は促進の証拠を得るために、前記少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールの実行の前と後、又は最中における前記参加者の脳の構造または脳の活動の1つ以上の測定の結果を分析し、前記測定は、構造的若しくは機能的磁気共鳴撮像(MRI)スキャン又は類似の撮像方法、又は空間記憶を含む間接測定を含み、それによって、前記参加者の脳の海馬領域又は隣接する嗅内皮質領域の少なくとも一方を目標にする前記少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールの有効性を判定することができ、
前記有効性に基づいて、前記少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールの期間及び難易度を決定及び/又は修正する、
ように構成される、システム。 - 請求項1記載のシステムであって、更に、
前記少なくとも1つのVR記憶訓練モジュールにアクセスしこれを実行するように構成された制御モジュールと、
前記VR環境を表示するように構成されたVRエンジンと、
前記3D VR環境を探索するための前記入力を受ける対話型探索コントローラと、
を含み、
前記システムは、前記参加者が対話型ユーザ制御探索課題を含む前記1つ以上の記憶訓練課題をどのように実行すべきかについての前記参加者に対するフィードバックを提供するように更に構成される、システム。 - 請求項1又は2記載のシステムにおいて、前記制御モジュールが、前記参加者の脳の海馬領域又は隣接する嗅内皮質領域の少なくとも一方を目標にする以前のVR記憶訓練モジュールの訓練セッションについて測定された有効性に応じて、どのVR記憶訓練モジュールを引き出して実行するか決定するように構成される、システム。
- 請求項1から3のいずれか1項記載のシステムにおいて、前記1つ以上の記憶訓練課題によって訓練される記憶の種類は、関連記憶、突発的記憶、意味的記憶、宣言的記憶、一過性記憶、空間記憶、時空間記憶、作業記憶、短期記憶、探索、および進路確認のうちの1つ以上を含む、システム。
- 請求項1から3のいずれか1項記載のシステムにおいて、前記参加者の脳の選択領域が、嗅周皮質領域、海馬傍回場所領域皮質領域、眼窩前頭皮質領域、側頭葉皮質領域、頭頂葉皮質領域、後頭葉皮質領域、前頭葉皮質領域、扁桃体領域、および尾状核領域のうちの1つ以上を更に含む、システム。
- 請求項1から4のいずれか1項記載のシステムにおいて、弁別、注意、知覚、二重課題、および課題切り替えを目標にする1つ以上のVRモジュールを更に備える、システム。
- 脳の目標エリアを刺激することによってアルツハイマーを含む神経若しくは精神的障害又は正常な老化における認知障害を処置又は予防するための3D仮想現実(VR)環境を提供するコンピュータ実装方法に用いるための、請求項1から6のいずれか1項記載のシステム。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201161560647P | 2011-11-16 | 2011-11-16 | |
US61/560,647 | 2011-11-16 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014541494A Division JP2014535080A (ja) | 2011-11-16 | 2012-11-16 | 記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018189966A JP2018189966A (ja) | 2018-11-29 |
JP6715880B2 true JP6715880B2 (ja) | 2020-07-01 |
Family
ID=48428884
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014541494A Pending JP2014535080A (ja) | 2011-11-16 | 2012-11-16 | 記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 |
JP2018102025A Active JP6715880B2 (ja) | 2011-11-16 | 2018-05-29 | 記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014541494A Pending JP2014535080A (ja) | 2011-11-16 | 2012-11-16 | 記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140315169A1 (ja) |
EP (1) | EP2780848B1 (ja) |
JP (2) | JP2014535080A (ja) |
AU (2) | AU2012339522A1 (ja) |
CA (1) | CA2856089C (ja) |
ES (1) | ES2853550T3 (ja) |
WO (1) | WO2013071417A1 (ja) |
Families Citing this family (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9943250B2 (en) * | 2011-10-09 | 2018-04-17 | The Medical Research, Infrastructure amd Health Services Fund of the Tel Aviv Medical Center | Freezing of gait (FOG), detection, prediction and/or treatment |
US11914776B2 (en) * | 2012-08-31 | 2024-02-27 | Blue Goji Llc | System and method for evaluation, detection, conditioning, and treatment of neurological functioning and conditions |
US11612786B2 (en) * | 2012-08-31 | 2023-03-28 | Blue Goji Llc | System and method for targeted neurological therapy using brainwave entrainment with passive treatment |
GB201307896D0 (en) * | 2013-05-01 | 2013-06-12 | Apparatus for use in the performance of cognitive behaviour therapy and method of performance | |
US10380910B2 (en) * | 2013-07-01 | 2019-08-13 | Lumos Labs, Inc. | Physically intuitive response inhibition task for enhancing cognition |
US20150157918A1 (en) * | 2013-12-09 | 2015-06-11 | Ryan Tracy | Systems And Methods For Muscular Development |
US20150355760A1 (en) * | 2014-06-05 | 2015-12-10 | The Regents Of The University Of California | Multi-modal system and method to improve human memory using a video game |
US11004351B2 (en) * | 2015-03-31 | 2021-05-11 | Union College | Interactive physical and cognitive exercise system and method |
US20180144651A1 (en) * | 2015-07-13 | 2018-05-24 | Mardoche Abdelhak | Teaching method using pupil's own likeness as a virtual teacher |
EP3362878A4 (en) * | 2015-10-12 | 2019-06-12 | The Arizona Board of Regents On Behalf of the University of Arizona | VIRTUAL REALITY SYSTEMS AND METHODS FOR IMPROVED CLINICAL RESULTS |
US20170124889A1 (en) * | 2015-10-28 | 2017-05-04 | DAncing Einstein Co., Ltd. | Management apparatus, method, and computer readable medium |
EP3200044A1 (en) | 2016-01-29 | 2017-08-02 | Tata Consultancy Services Limited | Virtual reality based interactive learning |
CN107432977A (zh) * | 2016-05-27 | 2017-12-05 | 南京抹香鲸信息科技有限公司 | 一种基于大数据的虚拟现实心理训练系统 |
US20170358125A1 (en) * | 2016-06-13 | 2017-12-14 | Microsoft Technology Licensing, Llc. | Reconfiguring a document for spatial context |
US10210843B2 (en) | 2016-06-28 | 2019-02-19 | Brillio LLC | Method and system for adapting content on HMD based on behavioral parameters of user |
EP3487392A4 (en) | 2016-07-19 | 2020-07-29 | Akili Interactive Labs, Inc. | PLATFORMS FOR IMPLEMENTING SIGNAL DETECTION METRICS IN ADAPTIVE RESPONSE DEVICES |
JP7077303B2 (ja) | 2016-08-26 | 2022-05-30 | アキリ・インタラクティヴ・ラブズ・インコーポレイテッド | 生理学的コンポーネントに接続された認知プラットフォーム |
KR101939339B1 (ko) * | 2016-09-26 | 2019-01-16 | 재단법인 아산사회복지재단 | 뇌 자극을 통한 기억력 훈련 장치, 방법 및 프로그램 |
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 |
WO2018081134A1 (en) | 2016-10-24 | 2018-05-03 | Akili Interactive Labs, Inc. | Cognitive platform configured as a biomarker or other type of marker |
WO2018112103A1 (en) * | 2016-12-13 | 2018-06-21 | Akili Interactive Labs, Inc. | Platform for identification of biomarkers using navigation tasks and treatments using navigation tasks |
CN108696732B (zh) * | 2017-02-17 | 2023-04-18 | 北京三星通信技术研究有限公司 | 头戴显示设备的分辨率调整方法及设备 |
JP6832005B2 (ja) * | 2017-02-24 | 2021-02-24 | 公立大学法人公立諏訪東京理科大学 | 被験者判断装置、方法、及びプログラム |
KR101983279B1 (ko) * | 2017-03-23 | 2019-05-30 | 사회복지법인 삼성생명공익재단 | 가상현실을 이용한 신경질환 진단 장치 및 방법 |
US20190025906A1 (en) | 2017-07-21 | 2019-01-24 | Pearson Education, Inc. | Systems and methods for virtual reality-based assessment |
CN107274730B (zh) * | 2017-08-08 | 2019-07-02 | 湖南第一师范学院 | 中小学生科学教育的全息虚拟教学系统 |
US11723579B2 (en) | 2017-09-19 | 2023-08-15 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement |
CA3000134C (en) * | 2017-11-27 | 2019-07-02 | Cae Inc. | Method and system for simulating a radar image |
US11717686B2 (en) | 2017-12-04 | 2023-08-08 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement to facilitate learning and performance |
US11273283B2 (en) | 2017-12-31 | 2022-03-15 | Neuroenhancement Lab, LLC | Method and apparatus for neuroenhancement to enhance emotional response |
CN113990497A (zh) * | 2018-03-16 | 2022-01-28 | 佛山市丈量科技有限公司 | 一种记忆力损害预防系统及方法 |
KR20210024444A (ko) * | 2018-03-28 | 2021-03-05 | 이칸 스쿨 오브 메디슨 엣 마운트 시나이 | 서브-프로세싱 영역 간의 연결 값을 처리하기 위한 시스템 및 방법 |
US11364361B2 (en) | 2018-04-20 | 2022-06-21 | Neuroenhancement Lab, LLC | System and method for inducing sleep by transplanting mental states |
EP3983040A4 (en) * | 2018-08-03 | 2023-08-23 | The Regents of the University of California | NEUROTHERAPY TO IMPROVE SPATIO-TEMPORAL NEUROCOGNITIVE TREATMENT |
CA3112564A1 (en) | 2018-09-14 | 2020-03-19 | Neuroenhancement Lab, LLC | System and method of improving sleep |
JP7143715B2 (ja) | 2018-10-05 | 2022-09-29 | 株式会社デンソー | 燃料噴射弁およびエンジンシステム |
CN109493652B (zh) * | 2018-11-05 | 2021-12-24 | 广州南洋理工职业学院 | 基于vr技术的实践教学系统 |
KR102161849B1 (ko) * | 2018-12-17 | 2020-10-05 | 주식회사 에릭씨앤씨 | 증강현실을 기반한 기억력 향상 훈련 시스템 및 방법 |
US11786694B2 (en) | 2019-05-24 | 2023-10-17 | NeuroLight, Inc. | Device, method, and app for facilitating sleep |
US11468785B2 (en) * | 2019-07-03 | 2022-10-11 | Trev Labs, Llc | System and method for multi-stage brain-computer interface training using neural networks |
WO2021119766A1 (en) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | John William Down | Mixed reality system for treating or supplementing treatment of a subject with medical, mental or developmental conditions |
CN110930775A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-03-27 | 上海豪派数码科技有限公司 | 一种沉浸式智能互动空间解决方法 |
DE102020118841A1 (de) | 2020-07-16 | 2022-01-20 | Marie-Christin Beinke | VR-Einheit zur Unterstützung von Biographiearbeit bei Demenzpatienten |
CN113555085A (zh) * | 2020-09-23 | 2021-10-26 | 厦门市和家健脑智能科技有限公司 | 针对认知障碍的工作记忆训练方法和装置 |
WO2022169376A1 (ru) * | 2021-02-05 | 2022-08-11 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нейри" | Программно-аппаратный комплекс для улучшения когнитивных функций пользователя |
CN113012501B (zh) * | 2021-03-18 | 2023-05-16 | 深圳市天天学农网络科技有限公司 | 一种远程教学方法 |
KR102439690B1 (ko) * | 2022-01-10 | 2022-09-02 | 한국과학기술원 | 학습한 컨텐츠의 기억 유지 기간을 예측하는 방법 및 장치 |
TWI822460B (zh) * | 2022-11-11 | 2023-11-11 | 國立陽明交通大學 | 罹患阿茲海默症之風險分析方法 |
CN116407124B (zh) * | 2023-06-09 | 2023-09-12 | 慧创科仪(北京)科技有限公司 | 一种用于记忆力训练的神经反馈训练装置和介质 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2002343194A1 (en) * | 2001-11-20 | 2003-06-10 | Avi Peled | System and method for diagnosis of mental disorders |
JP4241913B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2009-03-18 | 株式会社日立製作所 | 訓練支援装置 |
US20050216243A1 (en) * | 2004-03-02 | 2005-09-29 | Simon Graham | Computer-simulated virtual reality environments for evaluation of neurobehavioral performance |
JP5205261B2 (ja) * | 2005-07-18 | 2013-06-05 | アー. サーベル、ベルンハルト | ユーザを訓練するための方法および装置 |
JP2008132326A (ja) * | 2006-10-31 | 2008-06-12 | Shinsedai Kk | 記憶力鍛錬装置 |
US20080287821A1 (en) * | 2007-03-30 | 2008-11-20 | Searete Llc, A Limited Liability Corporation Of The State Of Delaware | Computational user-health testing |
US20080280276A1 (en) * | 2007-05-09 | 2008-11-13 | Oregon Health & Science University And Oregon Research Institute | Virtual reality tools and techniques for measuring cognitive ability and cognitive impairment |
WO2009004816A1 (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-08 | Ssd Company Limited | 足入力型脳トレーニング装置及びコンピュータプログラム |
US20090202972A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-13 | Immersion Corporation | Bi-Directional Communication of Simulation Information |
JP2010198085A (ja) * | 2009-02-23 | 2010-09-09 | Toppan Printing Co Ltd | リハビリ支援システム |
-
2012
- 2012-11-16 AU AU2012339522A patent/AU2012339522A1/en not_active Abandoned
- 2012-11-16 US US14/358,966 patent/US20140315169A1/en not_active Abandoned
- 2012-11-16 WO PCT/CA2012/001062 patent/WO2013071417A1/en active Application Filing
- 2012-11-16 EP EP12850199.6A patent/EP2780848B1/en active Active
- 2012-11-16 CA CA2856089A patent/CA2856089C/en active Active
- 2012-11-16 JP JP2014541494A patent/JP2014535080A/ja active Pending
- 2012-11-16 ES ES12850199T patent/ES2853550T3/es active Active
-
2018
- 2018-04-17 AU AU2018202658A patent/AU2018202658C1/en active Active
- 2018-05-29 JP JP2018102025A patent/JP6715880B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU2018202658A1 (en) | 2018-05-10 |
JP2014535080A (ja) | 2014-12-25 |
AU2012339522A1 (en) | 2014-07-03 |
EP2780848A4 (en) | 2015-09-09 |
CA2856089C (en) | 2023-01-24 |
AU2018202658B2 (en) | 2020-06-25 |
NZ626180A (en) | 2016-04-29 |
AU2018202658C1 (en) | 2020-10-15 |
US20140315169A1 (en) | 2014-10-23 |
EP2780848A1 (en) | 2014-09-24 |
EP2780848B1 (en) | 2021-01-06 |
CA2856089A1 (en) | 2013-05-23 |
ES2853550T3 (es) | 2021-09-16 |
WO2013071417A1 (en) | 2013-05-23 |
JP2018189966A (ja) | 2018-11-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6715880B2 (ja) | 記憶を改善するためのコンピュータ生成三次元仮想現実環境 | |
JP7049379B2 (ja) | 注意転導および/または妨害の存在下での認知の増強 | |
West et al. | Playing Super Mario 64 increases hippocampal grey matter in older adults | |
Boletsis et al. | Augmented reality cubes for cognitive gaming: preliminary usability and game experience testing | |
Salatino et al. | Virtual reality rehabilitation for unilateral spatial neglect: A systematic review of immersive, semi-immersive and non-immersive techniques | |
Crepaldi et al. | Supporting rehabilitation of ADHD children with serious games and enhancement of inhibition mechanisms | |
Cruz-Garza et al. | EEG-based investigation of the impact of classroom design on cognitive performance of students | |
KR20190091354A (ko) | 내비게이션 태스크들을 사용한 바이오마커들의 식별 및 내비게이션 태스크들을 사용한 치료들을 위한 플랫폼 | |
Kowalczyk‐Grębska et al. | Lenticular nucleus volume predicts performance in real‐time strategy game: cross‐sectional and training approach using voxel‐based morphometry | |
Hughes | The design and evaluation of a video game to help train perspective-taking and empathy in children with autism spectrum disorder | |
Hejtmánek | Virtual environments as a tool to study human navigation | |
NZ626180B2 (en) | Computer generated three dimensional virtual reality environment for improving memory | |
Yam | The effects of spatially-demanding videogame training on mental rotation performance and confidence in older adults | |
Kühn et al. | 3-D navigation–A core driver of brain plasticity in video game interventions | |
Croucher et al. | The use of embedded context-sensitive attractors for clinical walking test guidance in virtual reality | |
White | An immersive virtual reality navigational tool for diagnosing and treating neurodegeneration | |
Troje | Speaker and Poster Abstracts, CVR Conference 2022 | |
Prebensen | Information Technologies for Cognitive Decline | |
Tian | Towards a Framework for Estimation of User Susceptibility to Cybersickness | |
Mast et al. | Spatial reference frames used in mental imagery tasks | |
Hasaj | The Use of Virtual Reality for the Detection of Early Signs of Alzheimer's Disease | |
Kimura | Investigating aging effect on usage of geometry and feature in virtual reality environment | |
Tarnanas et al. | Cognitive exercising for patients with MCI using serious games: Design of a pilot study | |
Andersen | Spatial memory training program: Using virtual reality as a tool to provide spatial memory training | |
Fajnerová | Spatial memory in humans and its disorders: From animal models towards schizophrenia |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180606 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190522 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190613 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20190913 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191213 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200518 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200609 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6715880 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 |