JP7138995B2 - A method, computer system, and program for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain, and a method, computer system, and program for predicting the state of a target using burst analysis - Google Patents

A method, computer system, and program for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain, and a method, computer system, and program for predicting the state of a target using burst analysis Download PDF

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Description

本発明は、脳から取得される波形データに対してバースト解析を行う方法、コンピュータシステム、プログラム、ならびに、バースト解析を用いて標的の状態を予測する方法、コンピュータシステム、プログラムに関する。 The present invention relates to a method, computer system, and program for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain, and a method, computer system, and program for predicting the state of a target using burst analysis.

非臨床試験において、ヒト由来神経細胞などの神経ネットワーク活動を微小電極アレイ(MEA:Micro-Eelectrode Array)等で取得し、医薬品の効果を調べる研究が行われている(非特許文献1)。 In non-clinical studies, neuronal network activity of human-derived neurons and the like is obtained using a micro-electrode array (MEA) or the like, and studies are being conducted to examine the effects of pharmaceuticals (Non-Patent Document 1).

A. 0Odawara, H. Katoh, N. Matsuda & I. Suzuki, "Physiological maturation and drug responses of human induced pluripotent stem cell-derived cortical neuronal networks in long-term culture", Scientific Reports volume 6, Article number: 26181 (2016)A. Odawara, H. Katoh, N. Matsuda & I. Suzuki, "Physiological maturation and drug responses of human induced pluripotent stem cell-derived cortical neuronal networks in long-term culture", Scientific Reports volume 6, Article number: 26181 ( 2016)

本発明は、対象化合物の未知の特性を予測するための新規な手法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel technique for predicting unknown properties of target compounds.

一実施形態において、本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
(項目1)
脳から取得された波形データに対してバースト解析を行う方法であって、
前記波形データを複数の周波数帯に分割する工程と、
前記複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する工程と、
前記取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する工程と、
前記検出されたバーストに基づいて各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出する工程と
を含む方法。
(項目2)
前記複数の周波数に分割する工程は、前記波形データを約5~約8Hzのθ波帯、約8~約14Hzのα波帯、約15~約30Hzのβ波帯、約30~約50Hzのγ波帯、および、約70~約150Hzのhigh-γ波帯を含む少なくとも5つの帯域に分割することを含む、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記スパイクを検出することは、所定時間幅を有するスパイクを検出することを含み、
前記所定時間幅は、前記分割された周波数帯の代表周波数の逆数である、項目1または項目2に記載の方法。
(項目4)
前記バーストパラメータは、発火頻度、バースト頻度、バースト間隔、バースト期間、バースト内スパイク数、バースト内最大振幅、最大振幅間隔、バースト間隔のCV値、バースト期間のCV値、バースト内スパイク数のCV値、バースト内最大振幅のCV値、最大振幅間隔のCV値を含む、項目1~3のいずれか一項に記載の方法。
(項目5)
標的の状態の予測方法であって、
第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データを得る工程と、
第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを得る工程と、
項目1~4のいずれか一項に記載の方法に従って前記第1の波形データおよび前記第2の波形データから導出されるバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する工程と、
前記標的の脳から取得された標的波形データから、前記予測パラメータセットに基づいて前記状態を予測する工程と
を包含する、方法。
(項目6)
第3の対象の脳から取得された第3の波形データを得る工程をさらに備え、
前記予測パラメータセットを特定する工程は、前記第1の波形データ、前記第2の波形データ、および前記第3の波形データの多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する工程を含む、項目5に記載の方法。
(項目7)
前記第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、
前記第2の状態は、前記所定の症状を有していない状態であり、
前記第3の状態は、前記所定の症状の前兆を有している状態であり、
前記予測パラメータセットは、前記第1の状態と前記第2の状態と前記第3の状態とを分離可能なパラメータの組み合わせを含む、項目6に記載の方法。
(項目8)
前記所定の症状は、痙攣の症状である、項目7に記載の方法。
(項目9)
脳から取得された波形データに対してバースト解析を行うためのコンピュータシステムであって、
前記波形データを複数の周波数帯に分割する分割手段と、
前記複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する取得手段と、
前記取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する検出手段と、
前記検出されたバーストに基づいて各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出する導出手段と
を備えるコンピュータシステム。
(項目9A)
上記項目の1つまたは複数に記載の特徴を含む、項目9Aに記載のコンピュータシステム。
(項目10)
脳から取得された波形データに対してバースト解析を行うためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるコンピュータシステムにおいて実行され、前記プログラムは、
前記波形データを複数の周波数帯に分割する工程と、
前記複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する工程と、
前記取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する工程と、
前記検出されたバーストに基づいて各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出する工程と
を含む処理を前記プロセッサに行わせる、プログラム。
(項目10A)
上記項目の1つまたは複数に記載の特徴を含む、項目10に記載のプログラム。
(項目10B)
項目10または項目10Aに記載のプログラムを記憶する記憶媒体。
(項目11)
標的の状態を予測するためのコンピュータシステムであって、
第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データと第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データとを受信する受信手段と、
項目1~4のいずれか一項に記載の方法に従って前記第1の波形データおよび前記第2の波形データから導出されるバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する特定手段と、
前記標的の脳から取得された標的波形データから、前記予測パラメータセットに基づいて前記状態を予測する予測手段と
を備えるコンピュータシステム。
(項目11A)
上記項目の1つまたは複数に記載の特徴を含む、項目11Aに記載のコンピュータシステム。
(項目12)
標的の状態を予測するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるコンピュータシステムにおいて実行され、前記プログラムは、
第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データを得る工程と、
第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを得る工程と、
項目1~4のいずれか一項に記載の方法に従って前記第1の波形データおよび前記第2の波形データから導出されるバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する工程と、
前記標的の脳から取得された標的波形データから、前記予測パラメータセットに基づいて前記状態を予測する工程と
を含む処理を前記プロセッサに行わせる、プログラム。
(項目12A)
上記項目の1つまたは複数に記載の特徴を含む、項目12に記載のプログラム。
(項目12B)
項目12または項目12Aに記載のプログラムを記憶する記憶媒体。
In one embodiment, the present invention provides, for example, the following items.
(Item 1)
A method of performing burst analysis on waveform data acquired from the brain, comprising:
dividing the waveform data into a plurality of frequency bands;
acquiring spike data for each frequency band by detecting spikes in waveform data for each of the plurality of frequency bands;
detecting bursts in the acquired spike data;
deriving data for burst parameters for each frequency band based on the detected bursts.
(Item 2)
The step of dividing the waveform data into a plurality of frequencies includes: a θ waveband of about 5 to about 8 Hz; The method of item 1, comprising dividing into at least five bands including a gamma waveband and a high-gamma waveband of about 70 to about 150 Hz.
(Item 3)
detecting the spike includes detecting a spike having a predetermined duration;
3. The method according to item 1 or 2, wherein the predetermined time duration is a reciprocal of a representative frequency of the divided frequency bands.
(Item 4)
The burst parameters include firing frequency, burst frequency, burst interval, burst duration, number of spikes within burst, maximum amplitude within burst, maximum amplitude interval, CV value of burst interval, CV value of burst duration, CV value of number of spikes within burst. , the CV value of the maximum intra-burst amplitude, and the CV value of the maximum amplitude interval.
(Item 5)
A method of predicting a state of a target, comprising:
obtaining first waveform data acquired from the brain of a subject having a first condition;
obtaining second waveform data obtained from the brain of a subject having a second condition;
Multivariate analysis is performed on a combination of burst parameter data derived from the first waveform data and the second waveform data according to the method according to any one of items 1 to 4, and a prediction parameter set is obtained. a step of identifying;
predicting the state based on the predictive parameter set from target waveform data obtained from the target brain.
(Item 6)
further comprising obtaining third waveform data obtained from the brain of a third subject;
Item 5, wherein identifying the predictive parameter set includes performing multivariate analysis of the first waveform data, the second waveform data, and the third waveform data to identify a predictive parameter set. The method described in .
(Item 7)
The first state is a state having a predetermined symptom,
The second state is a state that does not have the predetermined symptom,
The third state is a state having a precursor of the predetermined symptom,
7. The method of item 6, wherein the predictive parameter set includes a combination of parameters that can separate the first state, the second state and the third state.
(Item 8)
8. The method of item 7, wherein the predetermined symptom is a convulsive symptom.
(Item 9)
A computer system for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain,
dividing means for dividing the waveform data into a plurality of frequency bands;
Acquisition means for acquiring spike data in each frequency band by detecting a spike in waveform data in each frequency band of the plurality of frequency bands;
detection means for detecting bursts in the acquired spike data;
derivation means for deriving data for burst parameters for each frequency band based on said detected bursts.
(Item 9A)
9A. The computer system of item 9A, including the features of one or more of the above items.
(Item 10)
A program for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain, said program being executed in a computer system comprising a processor, said program comprising:
dividing the waveform data into a plurality of frequency bands;
acquiring spike data for each frequency band by detecting spikes in waveform data for each of the plurality of frequency bands;
detecting bursts in the acquired spike data;
deriving data for burst parameters for each frequency band based on the detected bursts.
(Item 10A)
11. Program according to item 10, including features according to one or more of the above items.
(Item 10B)
A storage medium for storing the program according to item 10 or item 10A.
(Item 11)
A computer system for predicting the state of a target, comprising:
receiving means for receiving first waveform data obtained from the brain of a subject having a first state and second waveform data obtained from the brain of a subject having a second state;
Multivariate analysis is performed on a combination of burst parameter data derived from the first waveform data and the second waveform data according to the method according to any one of items 1 to 4, and a prediction parameter set is obtained. a specific means to identify;
a prediction means for predicting said state based on said prediction parameter set from target waveform data obtained from said target's brain.
(Item 11A)
The computer system of item 11A, including the features of one or more of the above items.
(Item 12)
A program for predicting the state of a target, said program being executed in a computer system comprising a processor, said program comprising:
obtaining first waveform data acquired from the brain of a subject having a first condition;
obtaining second waveform data obtained from the brain of a subject having a second condition;
Multivariate analysis is performed on a combination of burst parameter data derived from the first waveform data and the second waveform data according to the method according to any one of items 1 to 4, and a prediction parameter set is obtained. a step of identifying;
predicting the state based on the prediction parameter set from the target waveform data obtained from the brain of the target.
(Item 12A)
13. A program according to item 12, including the features described in one or more of the above items.
(Item 12B)
A storage medium for storing the program according to item 12 or item 12A.

本発明によれば、標的の状態を予測することに利用可能なバースト解析を行う方法を提供することができる。また、本発明によれば、バースト解析を用いて標的の状態を予測する方法等も提供することができる。これにより、対象化合物の未知の特性を予測することができるようになる。 According to the present invention, it is possible to provide a method of performing burst analysis that can be used to predict the state of a target. Further, according to the present invention, it is possible to provide a method for predicting the state of a target using burst analysis. This makes it possible to predict unknown properties of target compounds.

標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100の構成の一例を示す図A diagram showing an example of the configuration of a computer system 100 for predicting the state of a target. プロセッサ120の構成の一例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the processor 120; スパイクデータ中のバーストを検出する手法を説明する図A diagram explaining a method for detecting bursts in spike data スパイクデータ中のバーストを検出する手法を説明する図A diagram explaining a method for detecting bursts in spike data スパイクデータ中のバーストを検出する手法を説明する図A diagram explaining a method for detecting bursts in spike data スパイクデータ中のバーストを検出する手法を説明する図A diagram explaining a method for detecting bursts in spike data 標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100における処理の一例を示すフローチャートFlowchart showing an example of processing in the computer system 100 for predicting the state of the target 複数の周波数帯に分割された脳波データの一例を示す図Diagram showing an example of electroencephalogram data divided into multiple frequency bands 標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100における処理の一例を示すフローチャートFlowchart showing an example of processing in the computer system 100 for predicting the state of the target ステップS604でプロセッサ120が標的の状態を予測する処理の一例を示すフローチャートFlowchart showing an example of a process in which the processor 120 predicts the state of the target in step S604 標的波形データ、第1の波形データ、第2の波形データの主成分プロットの一例An example of principal component plots of target waveform data, first waveform data, and second waveform data 標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100における処理の一例を示すフローチャートFlowchart showing an example of processing in the computer system 100 for predicting the state of the target 実施例1の結果を示す図Figure showing the results of Example 1 実施例2の結果を示す図The figure which shows the result of Example 2. 実施例3の結果を示す図The figure which shows the result of Example 3 実施例4の結果を示す図The figure which shows the result of Example 4. 実施例5の結果を示す図The figure which shows the result of Example 5 実施例5の結果を示す図The figure which shows the result of Example 5 実施例5の結果を示す図The figure which shows the result of Example 5 実施例6の結果を示す図The figure which shows the result of Example 6 実施例6の結果を示す図The figure which shows the result of Example 6

以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。 The present invention will be described below. It should be understood that the terms used herein have the meanings commonly used in the art unless otherwise specified. Thus, unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In case of conflict, the present specification (including definitions) will control.

1.定義
本明細書において、「標的」とは、状態を予測する対象となる生体のことをいう。標的は、ヒトであってもよいし、ヒトを除く動物であってもよいし、ヒトおよび動物であってもよい。
1. Definition As used herein, the term "target" refers to a living organism whose state is to be predicted. The target may be human, non-human animal, or both human and animal.

本明細書において、「対象化合物」とは、特性を予測する対象の化合物のことをいう。対象化合物は、未知の化合物であってもよいし、既知の化合物であってもよい。対象化合物の特性は、例えば、薬効、毒性、作用機序を含むがこれらに限定されない。 As used herein, the term "target compound" refers to a compound whose properties are to be predicted. The target compound may be an unknown compound or a known compound. Properties of a compound of interest include, but are not limited to, efficacy, toxicity, and mechanism of action.

本明細書において、「対象」とは、対象化合物を投与する対象となる生体のことをいう。対象は、標的は、ヒトであってもよいし、ヒトを除く動物であってもよいし、ヒトおよび動物であってもよい。 As used herein, the term "subject" refers to a living organism to which a target compound is administered. The subject and the target may be humans, animals other than humans, or both humans and animals.

本明細書において、「薬効」とは、薬剤を対象に適用した場合に結果として生じる効果のことである。例えば、薬剤が抗がん剤であった場合、薬効は、X線観察下におけるがん面積の縮小、がんの進行の遅延、およびがん患者の生存期間の延長等の対象に生じる直接的効果であってもよいし、がんの進行と相関するバイオマーカーの減少などの間接的効果であってもよい。本明細書において、「薬効」とは、任意の適用条件下における効果が企図される。例えば、薬剤が抗がん剤であった場合、薬効は、特定の対象(例えば、80歳以上の男性)における効果であってもよいし、特定の適用条件(例えば、他の抗がん療法との併用下)における効果であってもよい。一つの実施形態では、薬剤は、単一の薬効を有してもよいし、複数の薬効を有してもよい。一つの実施形態では、薬剤は、異なる適用条件下において異なる薬効を有してもよい。一般的に、薬効は、達成を目的とする効果を指す。 As used herein, "medicinal effect" refers to the resulting effect when a drug is applied to a subject. For example, if the drug is an anti-cancer drug, the drug effect will be a direct effect on the object such as reduction of the cancer area under X-ray observation, delay of cancer progression, and extension of cancer patient's survival period. It can be an effect or an indirect effect such as a reduction in biomarkers that correlate with cancer progression. As used herein, "medicinal efficacy" contemplates efficacy under any applicable conditions. For example, if the drug is an anticancer drug, the efficacy may be an effect in a specific subject (e.g., a man aged 80 or over) or a specific application condition (e.g., other anticancer therapy (under combined use) may be the effect. In one embodiment, the drug may have a single medicinal effect or may have multiple medicinal effects. In one embodiment, the drug may have different efficacy under different application conditions. In general, efficacy refers to the effect that is intended to be achieved.

本明細書において、「毒性」とは、薬剤を対象に適用した場合に生じる好ましくない効果である。一般的に、毒性は、薬剤の目的とする効果とは異なる効果である。毒性は、薬効とは異なる作用機序で生じる場合もあるし、薬効と同じ作用機序で生じる場合もある。例えば、薬剤が抗がん剤であった場合、細胞増殖抑制の作用機序を介して、がん細胞殺傷の薬効と同時に正常な肝細胞の殺傷による肝毒性が生じる場合もあるし、細胞増殖抑制の作用機序を介したがん細胞殺傷の薬効と同時に膜安定化の作用機序を介した神経機能障害の毒性が生じる場合もある。 As used herein, "toxicity" is an undesirable effect that occurs when a drug is applied to a subject. In general, toxicity is an effect that differs from the intended effect of a drug. Toxicity can occur through a different mechanism of action than the drug effect or through the same mechanism of action as the drug effect. For example, if the drug is an anticancer drug, it may cause hepatotoxicity by killing normal hepatocytes at the same time as the efficacy of killing cancer cells through the mechanism of action of suppressing cell proliferation. Efficacy in killing cancer cells via an inhibitory mode of action may be accompanied by neuronal dysfunction toxicity via a membrane stabilizing mode of action.

本明細書において、「作用機序」とは、薬剤が生物的機構と相互作用する様式である。例えば、薬剤が抗がん剤であった場合、作用機序は、免疫系の活性化、増殖速度の速い細胞の殺傷、増殖性シグナル伝達の遮断、特定の受容体の遮断、特定の遺伝子の転写阻害など種々のレベルの事象であり得る。作用機序が特定されると、蓄積された情報に基づいて、薬効、毒性および/または適切な利用形態が予測され得る。 As used herein, "mode of action" is the manner in which a drug interacts with biological mechanisms. For example, if the drug were an anticancer drug, the mechanism of action would be activation of the immune system, killing of rapidly proliferating cells, blocking of proliferative signaling, blocking of specific receptors, blocking of specific genes. There may be different levels of events such as transcriptional inhibition. Once the mechanism of action is identified, efficacy, toxicity and/or appropriate mode of use can be predicted based on accumulated information.

本明細書において、「約」とは、後に続く数値の±10%を意味する。 As used herein, "about" means ±10% of the numerical value that follows.

2.標的の状態の予測
本発明の発明者は、対象化合物の未知の特性を予測するために、多変量解析を用いて標的の状態を予測する手法を開発した。本発明の方法においては、複数の候補パラメータを含むパラメータセット中の複数(好ましくは全て)の組み合わせに対して、多変量解析を用いることにより、既知の状態の分離に好適な予測パラメータセットを導出することができる。その予測パラメータセットを用いて、対象化合物を標的に投与したときに標的の脳から取得される波形データを解析することによって、標的の状態を予測することができる。この予測に基づいて、対象化合物の特性を予測することができる。
2. Target State Prediction The inventors of the present invention have developed a target state prediction method using multivariate analysis to predict unknown properties of target compounds. In the method of the present invention, a prediction parameter set suitable for separating known states is derived by using multivariate analysis for multiple (preferably all) combinations in a parameter set containing multiple candidate parameters. can do. The state of the target can be predicted by analyzing the waveform data obtained from the brain of the target when the compound of interest is administered to the target using the predictive parameter set. Based on this prediction, properties of the compound of interest can be predicted.

例えば、所定の症状を有している対象の脳から取得された波形データおよび所定の症状を有していない対象の脳から取得された波形データを多変量解析することにより、所定の症状を有している状態と所定の症状を有していない状態とを分離可能な予測パラメータセットを導出する。この予測パラメータセットを用いて、未知の状態を有する標的の脳から取得された波形データを解析することによって、標的が、所定の症状を有している状態にあるか、所定の症状を有していない状態にあるのかを予測することができる。 For example, by multivariate analysis of waveform data obtained from the brain of a subject having a predetermined symptom and waveform data obtained from the brain of a subject not having a predetermined symptom, A predictive parameter set is derived that is capable of separating the condition of having a condition from the condition of not having a given symptom. By analyzing waveform data acquired from the brain of a target having an unknown state using this predictive parameter set, it is possible to determine whether the target is in a state of having a predetermined symptom or has a predetermined symptom. It is possible to predict whether it is in a state where it is not

例えば、これは、対象化合物の薬効、毒性、作用機序を予測することに利用することができる。例えば、分離すべき特性をそれぞれ有する複数の既知化合物(例えば、「毒性の有無」の特性を分離する場合、「毒性有り」の特性を有する既知化合物Aおよび「毒性無し」の特性を有する既知化合物B)をそれぞれ別個の対象に投与したときにその脳から取得された波形データを多変量解析することにより、毒性が表れている状態および毒性が表れていない状態を分離可能な予測パラメータセットを導出する。この予測パラメータセットを用いて、対象化合物を標的に投与したときに標的の脳から取得された波形データを解析することによって、標的の状態が毒性が表れている状態であるか毒性が表れていない状態であるかを予測し、この予測に基づいて、対象化合物の特性が「毒性有り」であるのか、「毒性無し」であるのかを予測することができる。例えば、分離すべき状態に応じた予測パラメータセットを導出することによって、対象化合物が、どのような薬効を有するか、または、どのような毒性を有するか、または、どのような作用機序を有するかを予測することができるようになる。これにより、対象化合物の薬効、毒性、作用機序を予測することが可能になる。 For example, it can be used to predict efficacy, toxicity, and mechanism of action of a compound of interest. For example, a plurality of known compounds each having a property to be separated (for example, when separating the property of "presence or absence of toxicity", a known compound A having a property of "having toxicity" and a known compound having a property of "no toxicity" By multivariate analysis of the waveform data obtained from the brain when B) is administered to separate subjects, a predictive parameter set that can separate the state of toxicity and the state of non-toxicity is derived. do. Using this predictive parameter set, by analyzing the waveform data acquired from the target's brain when the target compound is administered to the target, it is possible to determine whether the target's state is toxic or not. state, and based on this prediction, it is possible to predict whether the property of the target compound is "toxic" or "non-toxic". For example, by deriving a prediction parameter set according to the state to be separated, the target compound has what efficacy, or what toxicity, or what mechanism of action It will be possible to predict whether This makes it possible to predict the efficacy, toxicity, and mechanism of action of target compounds.

例えば、脳から取得されたデータは、培養神経細胞から直接的に取得されたデータに比べて、生体での対象化合物の特定をより精度よく予測することができる。培養神経細胞から直接的に取得されたデータは、対象化合物を神経細胞に直接的に暴露した際の情報であるのに対して、脳から取得されたデータは、生体での薬物動態を経て神経細胞に対象化合物が暴露された際の情報であるからである。 For example, data obtained from the brain can more accurately predict the identification of target compounds in vivo than data obtained directly from cultured neurons. Data obtained directly from cultured neurons are information obtained when the target compound was directly exposed to neurons, while data obtained from the brain were obtained through pharmacokinetics in vivo. This is because it is the information when the target compound is exposed to the cells.

このような多変量解析を用いて標的の状態を予測することは、例えば、以下に説明する標的の状態を予測するためのコンピュータシステムによって実現され得る。 Predicting the state of a target using such multivariate analysis can be realized, for example, by a computer system for predicting the state of a target described below.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

3.標的の状態を予測するためのコンピュータシステムの構成
図1は、本発明の一実施形態に従った、標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100の構成の一例を示す。
3. Configuration of Computer System for Predicting Target State FIG. 1 shows an example configuration of a computer system 100 for predicting target state, according to one embodiment of the present invention.

コンピュータシステム100は、受信手段110と、プロセッサ120と、メモリ130と、出力手段140とを備える。コンピュータシステム100は、データベース部200に接続され得る。 Computer system 100 comprises receiving means 110 , processor 120 , memory 130 and output means 140 . Computer system 100 may be connected to database unit 200 .

受信手段110は、コンピュータシステム100の外部からデータを受信することが可能であるように構成されている。受信手段110は、例えば、コンピュータシステム100の外部からネットワークを介してデータを受信してもよいし、コンピュータシステム100に接続された記憶媒体(例えば、USBメモリ、光ディスク等)またはデータベース部200からデータを受信してもよい。ネットワークを介してデータを受信する場合は、ネットワークの種類は問わない。受信手段110は、例えば、Wi-fi等の無線LANを利用してデータを受信してもよいし、インターネットを介してデータを受信してもよい。 The receiving means 110 is configured to be able to receive data from outside the computer system 100 . The receiving means 110 may, for example, receive data from outside the computer system 100 via a network, or receive data from a storage medium (eg, USB memory, optical disk, etc.) connected to the computer system 100 or from the database unit 200. may be received. When data is received via a network, the type of network does not matter. The receiving means 110 may receive data using, for example, a wireless LAN such as Wi-fi, or may receive data via the Internet.

受信手段110は、対象の脳から取得された波形データを受信するように構成されている。例えば、受信手段110は、既知化合物を投与されたときの対象の脳から取得された波形データを受信することができる。例えば、受信手段110は、化合物を投与されていないときの対象の脳から取得された波形データを受信することができる。受信手段110は、標的の脳から取得された波形データを受信するようにさらに構成され得る。 The receiving means 110 is configured to receive waveform data obtained from the subject's brain. For example, the receiving means 110 can receive waveform data acquired from the subject's brain when the known compound is administered. For example, the receiving means 110 can receive waveform data obtained from the subject's brain when no compound has been administered. The receiving means 110 may be further configured to receive waveform data acquired from the target brain.

脳から取得された波形データは、脳の活動を表す時系列の電位データである。脳から取得された波形データは、脳波データ、脳スライスの波形データ、脳オルガノイドの波形データを含む。例えば、頭皮脳波(EEG)データは頭皮に貼付した電極を用いて測定された、神経活動による体表の電位時系列データである。皮質脳波(ECoG)データは頭蓋内の皮質上に留置した電極を用いて測定された、神経活動による皮質電位時系列データである。 The waveform data obtained from the brain is time-series potential data representing brain activity. The waveform data acquired from the brain includes electroencephalogram data, brain slice waveform data, and brain organoid waveform data. For example, scalp electroencephalogram (EEG) data is body surface potential time series data due to nerve activity measured using electrodes attached to the scalp. Cortical electroencephalogram (ECoG) data are cortical potential time series data due to neural activity measured using electrodes placed on the intracranial cortex.

受信手段110が受信したデータは、後続の処理のために、プロセッサ120に渡される。 The data received by the receiving means 110 are passed to the processor 120 for subsequent processing.

プロセッサ120は、コンピュータシステム100全体の動作を制御する。プロセッサ120は、メモリ130に格納されているプログラムを読み出し、そのプログラムを実行する。これにより、コンピュータシステム100を所望のステップを実行する装置として機能させることが可能である。プロセッサ120は、単一のプロセッサによって実装されてもよいし、複数のプロセッサによって実装されてもよい。プロセッサ120によって処理されたデータは、出力のために、出力手段140に渡される。 Processor 120 controls the overall operation of computer system 100 . Processor 120 reads a program stored in memory 130 and executes the program. This allows the computer system 100 to function as a device that executes desired steps. Processor 120 may be implemented by a single processor or by multiple processors. Data processed by processor 120 is passed to output means 140 for output.

メモリ130には、コンピュータシステム100における処理を実行するためのプログラムやそのプログラムの実行に必要とされるデータ等が格納されている。メモリ130には、例えば、脳から取得された波形データに対してバースト解析を行うためのプログラム(例えば、後述する図4に示される処理を実現するプログラム)、対象の状態を予測するためのプログラム(例えば、後述する図6、7、9に示される処理を実現するプログラム)が格納されている。メモリ130には、任意の機能を実装するアプリケーションが格納されていてもよい。ここで、プログラムをどのようにしてメモリ130に格納するかは問わない。例えば、プログラムは、メモリ130にプリインストールされていてもよい。あるいは、プログラムは、ネットワークを経由してダウンロードされることによってメモリ130にインストールされるようにしてもよい。あるいは、プログラムは、機械読み取り可能な非一過性記憶媒体に格納されていてもよい。メモリ130は、任意の記憶手段によって実装され得る。 The memory 130 stores programs for executing processes in the computer system 100, data required for executing the programs, and the like. The memory 130 stores, for example, a program for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain (for example, a program for realizing the processing shown in FIG. 4, which will be described later), and a program for predicting the state of an object. (for example, a program that implements processes shown in FIGS. 6, 7, and 9, which will be described later). Memory 130 may store an application that implements any functionality. Here, it does not matter how the program is stored in the memory 130 . For example, the program may be preinstalled in memory 130 . Alternatively, the program may be installed in memory 130 by being downloaded via a network. Alternatively, the program may be stored in a machine-readable non-transitory storage medium. Memory 130 may be implemented by any storage means.

出力手段140は、コンピュータシステム100の外部にデータを出力することが可能であるように構成されている。出力手段140がどのような態様でコンピュータシステム100から情報を出力することを可能にするかは問わない。例えば、出力手段140が表示画面である場合、表示画面に情報を出力するようにしてもよい。あるいは、出力手段140がスピーカである場合には、スピーカからの音声によって情報を出力するようにしてもよい。あるいは、出力手段140がデータ書き込み装置である場合、コンピュータシステム100に接続された記憶媒体またはデータベース部200に情報を書き込むことによって情報を出力するようにしてもよい。あるいは、出力手段140が送信器である場合、送信器がネットワークを介してコンピュータシステム100の外部に情報を送信することにより出力してもよい。この場合、ネットワークの種類は問わない。例えば、送信器は、インターネットを介して情報を送信してもよいし、LANを介して情報を送信してもよい。例えば、出力手段140は、データの出力先のハードウェアまたはソフトウェアによって取り扱い可能な形式に変換して、または、データの出力先のハードウェアまたはソフトウェアによって取り扱い可能な応答速度に調整してデータを出力するようにしてもよい。 The output means 140 is configured to be able to output data to the outside of the computer system 100 . It does not matter in what manner the output means 140 enables information to be output from the computer system 100 . For example, if the output means 140 is a display screen, the information may be output to the display screen. Alternatively, if the output means 140 is a speaker, information may be output by sound from the speaker. Alternatively, if the output means 140 is a data writing device, information may be output by writing the information in a storage medium connected to the computer system 100 or in the database section 200 . Alternatively, if the output means 140 is a transmitter, the transmitter may output information by transmitting it to the outside of the computer system 100 via a network. In this case, the type of network does not matter. For example, a transmitter may transmit information over the Internet or transmit information over a LAN. For example, the output means 140 converts the data into a format that can be handled by the hardware or software of the data output destination, or adjusts the response speed so that it can be handled by the hardware or software of the data output destination, and outputs the data. You may make it

コンピュータシステム100に接続されているデータベース部200には、例えば、対象の複数の既知の状態での脳から取得された波形データが格納され得る。対象の複数の既知の状態での脳から取得された波形データは、例えば、その状態を誘発する既知化合物と関連付けられてデータベース部200に格納されてもよい。データベース部200には、例えば、コンピュータシステム100によって出力されたデータ(例えば、予測された標的の状態)が格納されてもよい。 A database unit 200 connected to the computer system 100 may store, for example, waveform data acquired from the brain in a plurality of known states of a subject. Waveform data obtained from a subject's brain in a plurality of known states may be stored in database unit 200 in association with known compounds that induce the state, for example. The database unit 200 may store, for example, data output by the computer system 100 (eg, predicted target states).

図1に示される例では、データベース部200は、コンピュータシステム100の外部に設けられているが、本発明はこれに限定されない。データベース部200をコンピュータシステム100の内部に設けることも可能である。このとき、データベース部200は、メモリ130を実装する記憶手段と同一の記憶手段によって実装されてもよいし、メモリ130を実装する記憶手段とは別の記憶手段によって実装されてもよい。いずれにせよ、データベース部200は、コンピュータシステム100のための格納部として構成される。データベース部200の構成は、特定のハードウェア構成に限定されない。例えば、データベース部200は、単一のハードウェア部品で構成されてもよいし、複数のハードウェア部品で構成されてもよい。例えば、データベース部200は、コンピュータシステム100の外付けハードディスク装置として構成されてもよいし、ネットワークを介して接続されるクラウド上のストレージとして構成されてもよい。 In the example shown in FIG. 1, the database section 200 is provided outside the computer system 100, but the present invention is not limited to this. It is also possible to provide the database unit 200 inside the computer system 100 . At this time, the database unit 200 may be implemented by the same storage means as the storage means in which the memory 130 is installed, or by a storage means different from the storage means in which the memory 130 is installed. In any event, database unit 200 is configured as a storage unit for computer system 100 . The configuration of database unit 200 is not limited to a specific hardware configuration. For example, the database unit 200 may be configured with a single hardware component, or may be configured with a plurality of hardware components. For example, the database unit 200 may be configured as an external hard disk device of the computer system 100, or configured as a cloud storage connected via a network.

図2は、プロセッサ120の構成の一例を示す。 FIG. 2 shows an example of the configuration of the processor 120. As shown in FIG.

プロセッサ120は、少なくとも、バースト解析手段121を備える。 Processor 120 comprises at least burst analysis means 121 .

バースト解析手段121は、受信手段110によって受信された波形データに対してバースト解析を行うように構成されている。 The burst analysis means 121 is configured to perform burst analysis on the waveform data received by the reception means 110 .

バースト解析手段121は、分割手段と、取得手段と、検出手段と、導出手段とを備える。 The burst analysis means 121 comprises division means, acquisition means, detection means, and derivation means.

分割手段は、波形データを複数の周波数帯に分割するように構成されている。分割手段は、公知の任意のフィルタリング処理により、波形データを複数の周波数帯に分割することができる。分割手段は、例えば、複数のバンドパスフィルタを用いて、波形データを複数の周波数帯に分割することができる。 The dividing means is configured to divide the waveform data into a plurality of frequency bands. The dividing means can divide the waveform data into a plurality of frequency bands by any known filtering process. The dividing means can divide the waveform data into a plurality of frequency bands using, for example, a plurality of bandpass filters.

複数の周波数帯は、少なくとも5個の周波数帯を含む。少なくとも5個の周波数帯は、約5~約8Hzのθ波帯、約8~約14Hzのα波帯、約15~約30Hzのβ波帯、約30~約50Hzのγ波帯、および、約70~約150Hzのhigh-γ波帯を含む。これらの周波数帯を含めるように分割することにより、これらの周波数帯のうちの少なくとも1つに現れ得る特定の状態(または疾患)特有の特徴をとらえることができるようになる。複数の周波数帯は、上述した少なくとも5個の周波数帯に加えて、約150~約200Hzの帯域を含めるようにしてもよい。 The plurality of frequency bands includes at least five frequency bands. The at least five frequency bands are a theta waveband from about 5 to about 8 Hz, an alpha waveband from about 8 to about 14 Hz, a beta waveband from about 15 to about 30 Hz, a gamma waveband from about 30 to about 50 Hz, and It includes the high-gamma waveband from about 70 to about 150 Hz. By subdividing to include these frequency bands, it becomes possible to capture the unique features of a particular condition (or disease) that may appear in at least one of these frequency bands. The plurality of frequency bands may include a band from about 150 to about 200 Hz in addition to the at least five frequency bands mentioned above.

取得手段は、複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得するように構成されている。波形データ中のスパイクは、波形データの振幅(または振幅の偏差)が所定の閾値を超える発振として定義され、スパイクの始点は、振幅(または振幅の偏差)が所定の閾値を超えた時刻として定義され、スパイクの終点は、スパイクの始点からスパイク取得幅が経過した時刻として定義される。ここで、所定の閾値は、任意の値であり得る。例えば、所定の閾値は、振幅の中央値または振幅の平均値であってもよいし、振幅の中央値または振幅の平均値に係数を掛けた値であってもよい。スパイク取得幅は、任意の時間幅であり得る。スパイク取得幅は、一定であってもよいし、変動するようにしてもよい。スパイク取得幅は、例えば、複数の周波数帯のそれぞれに対して変動するようにすることが好ましい。波形データ中のスパイクのスパイク時間幅(またはスパイク持続時間)が周波数帯に応じて異なるため、スパイク取得幅を適切に設定することにより、スパイクの誤検出を低減または防止することができるからである。スパイク取得幅は、例えば、各周波数帯の代表周波数の逆数であり得る。ここで、各周波数帯の代表周波数は、例えば、周波数帯内の任意の周波数であり得、例えば、周波数帯内の最小値、最大値、平均値等であり得る。例えば、約70~約150Hzのhigh-γ波帯について、スパイク取得幅は、約1/70sec、約1/150sec、約1/105sec、または約1/100sec(10msec)であり得る。例えば、約70~約150Hzのhigh-γ波帯内のスパイクが10msecのスパイク幅を有するときに、スパイク取得幅を1000Hzの逆数である1msecに設定した場合(すなわち、スパイク取得幅が適切でない場合)、本来であれば1つのスパイクを検出すべき10msecの間、1msec毎に10個のスパイクを誤検出してしまうことになる。 The acquisition means is configured to acquire spike data of each frequency band by detecting spikes in waveform data of each frequency band of the plurality of frequency bands. A spike in waveform data is defined as an oscillation in which the waveform data amplitude (or amplitude deviation) exceeds a predetermined threshold, and the start point of a spike is defined as the time when the amplitude (or amplitude deviation) exceeds a predetermined threshold. and the end point of the spike is defined as the time when the spike acquisition width has passed from the start point of the spike. Here, the predetermined threshold can be any value. For example, the predetermined threshold value may be the median amplitude value, the average amplitude value, or a value obtained by multiplying the median amplitude value or the average amplitude value by a coefficient. The spike acquisition width can be any duration. The spike acquisition width may be constant or may vary. The spike acquisition width, for example, preferably varies for each of a plurality of frequency bands. This is because the spike time width (or spike duration) of the spikes in the waveform data varies depending on the frequency band, and thus erroneous detection of spikes can be reduced or prevented by appropriately setting the spike acquisition width. . The spike acquisition width can be, for example, the reciprocal of the representative frequency of each frequency band. Here, the representative frequency of each frequency band can be, for example, any frequency within the frequency band, such as the minimum value, maximum value, average value, etc. within the frequency band. For example, for the high-gamma waveband of about 70 to about 150 Hz, the spike acquisition width can be about 1/70 sec, about 1/150 sec, about 1/105 sec, or about 1/100 sec (10 msec). For example, when the spike in the high-gamma waveband of about 70 to about 150 Hz has a spike width of 10 msec, and the spike acquisition width is set to 1 msec, which is the reciprocal of 1000 Hz (i.e., when the spike acquisition width is not appropriate ), 10 spikes are erroneously detected every 1 msec for 10 msec in which one spike should be detected.

取得手段は、例えば、複数の周波数帯の各周波数帯の波形データから、波形データの振幅(または振幅の偏差)が所定の閾値を超える時刻およびスパイク取得幅経過後の時刻を検出することによって、スパイクを検出することができる。取得手段は、信号取得時間内に検出された複数のスパイクに基づいてスパイクデータを取得することができる。スパイクデータは、後述するように、総スパイク数Nおよび総スパイク時間Tを含み得る。 Acquisition means, for example, from the waveform data of each frequency band of a plurality of frequency bands, by detecting the time when the amplitude (or amplitude deviation) of the waveform data exceeds a predetermined threshold and the time after the spike acquisition width has passed, Spikes can be detected. The acquisition means can acquire spike data based on a plurality of spikes detected within the signal acquisition time. Spike data may include total spike number N and total spike time T, as described below.

検出手段は、取得手段によって取得されたスパイクデータ中のバーストを検出するように構成されている。検出手段は、例えば、図3A~図3Dを参照して説明する手法によって、スパイクデータ中のバーストを検出することができる。図3A~図3Dでは、横軸が時間軸を表し、スパイクが黒点でプロットされている。 The detection means is configured to detect bursts in the spike data acquired by the acquisition means. The detection means may detect bursts in the spike data, for example, by techniques described with reference to FIGS. 3A-3D. In Figures 3A-3D, the horizontal axis represents the time axis and the spikes are plotted as black dots.

第一に、検出手段は、図3Aに示されるように、総スパイク数Nおよび総スパイク時間Tのスパイクデータから、平均ISI(Inter spike interval:スパイク間隔)を算出する。図3Aに示される例では、第1のスパイクがtで生じ、第Nのスパイクがtで生じており、総スパイク時間T=t-tである。平均ISIは、T/(N-1)で算出される。First, the detection means calculates an average ISI (Inter spike interval) from spike data of total spike number N and total spike time T, as shown in FIG. 3A. In the example shown in FIG. 3A, the first spike occurs at t 1 and the Nth spike occurs at t N , total spike time T=t N −t 1 . The average ISI is calculated as T/(N-1).

次いで、検出手段は、図3Bに示されるように、平均ISI以下のISIを有する連続する複数のスパイクをバースト候補として特定する。バースト候補は、開始時刻と終了時刻とを有している。図3Bに示される例では、2つのバースト候補(第1のバースト候補および第2のバースト候補)が特定されており、第1のバースト候補、第2のバースト候補はそれぞれ、開始時刻start、startおよび終了時刻end、endを有している。The detection means then identifies consecutive spikes with ISI less than or equal to the average ISI as burst candidates, as shown in FIG. 3B. A burst candidate has a start time and an end time. In the example shown in FIG. 3B, two burst candidates (a first burst candidate and a second burst candidate) have been identified, the first burst candidate and the second burst candidate having start times start 1 , respectively. It has start 2 and end times end 1 , end 2 .

次いで、検出手段は、図3Cに示されるように、各バースト候補の末尾スパイクを先頭スパイク方向に変更しながら、それぞれのPoisson surpriseを計算し、Poisson surpriseが最大となるスパイクをそのバースト候補の末尾として決定する。ここで、Poisson surpriseとは、或る事象がポアソン分布においてどれだけ確率が低い事象であるかを表す指標であり、確率が低いほど大きな値となる。 Next, the detection means calculates each Poisson surprise while changing the tail spike of each burst candidate to the direction of the leading spike, as shown in FIG. Determined as Here, the Poisson surprise is an index representing how low the probability of an event is in the Poisson distribution, and the lower the probability, the larger the value.

次いで、検出手段は、図3Dに示されるように、各バースト候補の先頭スパイクを末尾スパイク方向に偏光しながら、それぞれのPoisson surpriseを計算し、Poisson surpriseが最大となるスパイクをそのバースト候補の先頭として決定される。このようにして決定された先頭スパイクおよび末尾スパイクを有するバースト候補が、バーストとして検出される。 The detection means then calculates the respective Poisson surprise while polarizing the leading spike of each burst candidate in the trailing spike direction, and selects the spike with the maximum Poisson surprise as the leading spike of that burst candidate, as shown in FIG. 3D. is determined as Burst candidates having leading and trailing spikes thus determined are detected as bursts.

導出手段は、検出手段によって検出されたバーストに基づいて、各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出するように構成されている。バーストパラメータは、例えば、
(1)発火頻度(Spike rate)、
(2)バースト頻度(Burst rate)、
(3)バースト間隔(IBI)、
(4)バースト期間(Duration)、
(5)バースト内スパイク数(Spikes in burst)、
(6)バースト内最大振幅(Peak amplitude)、
(7)最大振幅間隔(IPI)、
(8)バースト間隔のCV値(CV of IBI)(変動係数(CV)=標準偏差/平均値)、
(9)バースト期間のCV値(CV of Duration)、
(10)バースト内スパイク数のCV値(CV of Spikes in burst)、
(11)バースト内最大振幅のCV値(CV of Peak amplitude)、(12)最大振幅間隔のCV値(CV of IPI)
のうちの少なくとも1つを含む。
The deriving means is configured to derive data for burst parameters for each frequency band based on the bursts detected by the detecting means. Burst parameters are e.g.
(1) firing frequency (Spike rate),
(2) Burst rate,
(3) burst interval (IBI);
(4) burst period (Duration),
(5) Spikes in burst,
(6) maximum amplitude in burst (Peak amplitude),
(7) maximum amplitude interval (IPI);
(8) CV value of burst interval (CV of IBI) (coefficient of variation (CV) = standard deviation / average value),
(9) CV value of burst period (CV of Duration),
(10) CV value of spikes in burst (CV of spikes in burst),
(11) CV value of maximum amplitude in burst (CV of Peak amplitude), (12) CV value of maximum amplitude interval (CV of IPI)
at least one of

(1)発火頻度は、スパイクの頻度を表し、(総スパイク数)/(信号取得時間)で表される。(2)バースト頻度は、バーストの頻度を表し、(総バースト数)/(信号取得時間)で表される。(3)バースト間隔は、バースト間の間隔を表し、前のバーストの末尾スパイクの時刻から次のバーストの先頭スパイクの時刻までの時間の全バーストでの平均値で表される。(4)バースト期間は、バーストが続く時間を表し、先頭スパイクの時刻から末尾スパイクの時刻までの時間の全バーストでの平均値で表される。(5)バースト内スパイク数は、バースト内のスパイクの数の全バーストでの平均値を表す。(6)バースト内最大振幅は、バースト期間内の最大振幅の全バーストでの平均値を表す。7)最大振幅間隔は、バースト内最大振幅間の間隔の全バーストでの平均値を表す。 (1) The firing frequency represents the frequency of spikes and is expressed by (total number of spikes)/(signal acquisition time). (2) Burst frequency represents the frequency of bursts and is expressed by (total number of bursts)/(signal acquisition time). (3) The burst interval represents the interval between bursts, and is represented by the average value of the time from the time of the last spike of the previous burst to the time of the first spike of the next burst for all bursts. (4) The burst period represents the duration of the burst, and is represented by the average value of all bursts from the time of the leading spike to the time of the trailing spike. (5) Number of spikes in burst represents the average number of spikes in a burst over all bursts. (6) Maximum intra-burst amplitude represents the average value of the maximum amplitude in all bursts within the burst period. 7) Maximum Amplitude Interval represents the average value of the interval between maximum intra-burst amplitudes over all bursts.

バーストパラメータは、好ましくは、(8)バースト間隔のCV値(CV of IBI)(変動係数(CV)=標準偏差/平均値)、(9)バースト期間のCV値(CV of Duration)、(10)バースト内スパイク数のCV値(CV of Spikes in burst)、(11)バースト内最大振幅のCV値(CV of Peak amplitude)、(12)最大振幅間隔のCV値(CV of IPI)のうちの少なくとも1つを含む、バーストパラメータは、さらに好ましくは、(8)バースト間隔のCV値(CV of IBI)(変動係数(CV)=標準偏差/平均値)、(9)バースト期間のCV値(CV of Duration)、(10)バースト内スパイク数のCV値(CV of Spikes in burst)、(11)バースト内最大振幅のCV値(CV of Peak amplitude)、および(12)最大振幅間隔のCV値(CV of IPI)を含む。これらのバーストパラメータは、他のバーストパラメータに比べて、対象の状態を分離可能なバーストパラメータとなる確率が高く、有効なパラメータとなり得るからである。
を含む。
The burst parameters are preferably (8) CV value of burst interval (CV of IBI) (coefficient of variation (CV) = standard deviation/mean value), (9) CV value of burst duration (CV of Duration), (10 ) CV value of spike number in burst (CV of spikes in burst), (11) CV value of maximum amplitude in burst (CV of Peak amplitude), (12) CV value of maximum amplitude interval (CV of IPI) The burst parameters, further preferably comprising at least one of (8) burst interval CV value (CV of IBI) (coefficient of variation (CV) = standard deviation/mean value), (9) burst duration CV value ( (10) CV value of the number of spikes in burst (CV of Spikes in burst), (11) CV value of maximum amplitude within burst (CV of Peak amplitude), and (12) CV value of maximum amplitude interval (CV of IPI). This is because these burst parameters have a higher probability of becoming burst parameters that can separate the target state than other burst parameters, and can be effective parameters.
including.

導出された各周波数帯のバーストパラメータに対するデータは、対象の状態を予測するために、プロセッサ120によって利用されることができる。脳から取得された波形データは、そのままでは、定性的な解析しか行うことができないが、バースト解析手段121によって、脳から取得された波形データから各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出することにより、脳から取得された波形データに対して定量的な解析(例えば、多変量解析)を行うことができるようになる。定量的な解析の一例である多変量解析について、後述する。 The data for the derived burst parameters for each frequency band can be utilized by processor 120 to predict target conditions. Waveform data obtained from the brain can only be analyzed qualitatively as it is. , quantitative analysis (for example, multivariate analysis) can be performed on the waveform data acquired from the brain. Multivariate analysis, which is an example of quantitative analysis, will be described later.

再び図2を参照すると、プロセッサ120は、さらに、多変量解析手段122と、予測パラメータ特定手段123と、予測手段124とを備え得る。 Referring again to FIG. 2 , processor 120 may further comprise multivariate analysis means 122 , prediction parameter identification means 123 and prediction means 124 .

多変量解析手段122は、入力されたデータに対して多変量解析を行うように構成されている。多変量解析手段122は、バースト解析手段121によって解析された、第1の対象の脳から取得された波形データおよび第2の対象の脳から取得された波形データに対して多変量解析を行う。第1の対象と第2の対象とは、互いに異なる状態を有している。多変量解析は、例えば、主成分解析である。主成分解析によって、データの少なくとも第1主成分および第2主成分を算出することができる。例えば、主成分解析によって、第3主成分、第4主成分・・・第n-1主成分を算出するようにしてもよい(ここで、nは入力されたデータの次元数)。多変量解析は、例えば、クラスター分析である。クラスター分析によって、データを複数のクラスターに分類することができる。クラスター分析のアルゴリズムとして、例えば、ward法(内部平方距離)を用いることができ、平均の距離、重心間の距離、最大距離、最短距離を用いることもできる。類似度を決定するための指標として、例えば、ユークリッド距離を用いることができ、マハラノビス距離、スピアマンの順位相関を用いることもできる。類似度を決定するための指標として、例えば、コサイン類似度を用いることもできる。類似度を決定するための指標として、例えば、ユークリッド距離とコサイン類似度との組み合わせを用いることもできる。類似度を決定するための指標の閾値は、データに応じて任意の値に設定することができる。 The multivariate analysis means 122 is configured to perform multivariate analysis on the input data. The multivariate analysis means 122 performs multivariate analysis on the waveform data acquired from the brain of the first subject and the waveform data acquired from the brain of the second subject analyzed by the burst analysis means 121 . The first target and the second target have different states. Multivariate analysis is, for example, principal component analysis. Principal component analysis can calculate at least a first principal component and a second principal component of the data. For example, the 3rd principal component, the 4th principal component, . Multivariate analysis is, for example, cluster analysis. Cluster analysis allows data to be classified into multiple clusters. As an algorithm for cluster analysis, for example, the ward method (internal square distance) can be used, and average distance, distance between centroids, maximum distance, and shortest distance can also be used. As an index for determining the degree of similarity, for example, Euclidean distance, Mahalanobis distance, and Spearman's rank correlation can be used. For example, cosine similarity can be used as an index for determining similarity. As an index for determining similarity, for example, a combination of Euclidean distance and cosine similarity can be used. The threshold value of the index for determining similarity can be set to any value according to the data.

多変量解析手段122に入力されるデータは、例えば、同一の化合物を異なる対象に投与した場合のそれぞれの脳から取得されたデータを含み得る。複数の異なる対象からのデータを多変量解析手段122で処理することにより、後述する予測パラメータ特定手段123によって、検体間差に依存しない予測パラメータセットを特定することができるようになる。 Data input to the multivariate analysis means 122 may include, for example, data obtained from different brains when the same compound is administered to different subjects. By processing data from a plurality of different subjects with the multivariate analysis means 122, the prediction parameter specifying means 123, which will be described later, can specify a prediction parameter set that does not depend on inter-specimen differences.

多変量解析手段122は、例えば、第1の対象の脳から取得された波形データおよび第2の脳から取得された波形データからバースト解析手段121によって導出されたバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行う。多変量解析手段122は、例えば、3以上の対象の脳から取得された波形データから導出されたバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行ってもよい。多変量解析手段122は、例えば、バースト解析手段121によって導出された特定の周波数帯のバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行うようにしてもよいし、バースト解析手段121によって導出された全ての周波数帯のバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行うようにしてもよい。 The multivariate analysis means 122, for example, for a combination of burst parameter data derived by the burst analysis means 121 from the waveform data acquired from the brain of the first subject and the waveform data acquired from the second brain Perform multivariate analysis. The multivariate analysis means 122 may, for example, perform multivariate analysis on a combination of burst parameter data derived from waveform data acquired from brains of three or more subjects. The multivariate analysis means 122 may, for example, perform multivariate analysis on a combination of burst parameter data in a specific frequency band derived by the burst analysis means 121, or Alternatively, multivariate analysis may be performed on combinations of burst parameter data for all frequency bands.

多変量解析のためのパラメータ組は、2つ以下のパラメータでは多変量解析ができないため、3つ以上のパラメータを含む必要がある。例えば、バーストパラメータが上述した12個のバーストパラメータから成る場合、各バーストパラメータの全ての組み合わせは、4017個のパラメータ組となる(各パラメータ組は、3~12個のバーストパラメータを含む)。このとき、多変量解析手段122は、4017個のパラメータ組のそれぞれについて、第1の対象の脳から取得された波形データおよび第2の脳から取得された波形データに対して多変量解析を行う。 A parameter set for multivariate analysis must include three or more parameters because multivariate analysis cannot be performed with two or less parameters. For example, if the burst parameters consist of the 12 burst parameters mentioned above, then all combinations of each burst parameter result in 4017 parameter sets (each parameter set containing 3-12 burst parameters). At this time, the multivariate analysis means 122 performs multivariate analysis on the waveform data acquired from the brain of the first subject and the waveform data acquired from the second brain for each of the 4017 parameter sets. .

予測パラメータ特定手段123は、多変量解析手段122による多変量解析の結果に基づいて予測パラメータセットを特定するように構成されている。予測パラメータ特定手段123は、例えば、多変量解析の結果に基づいて、第1の状態と第2の状態とを分離可能なバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定する。例えば、第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、第2の状態は、所定の症状を有していない状態であり得る。例えば、第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、第2の状態は、所定の症状の前兆を有している状態であり得る。例えば、第1の状態は、所定の症状を有していない状態であり、第2の状態は、所定の症状の前兆を有している状態であり得る。 The prediction parameter identification means 123 is configured to identify a prediction parameter set based on the results of multivariate analysis by the multivariate analysis means 122 . The predictive parameter specifying means 123 specifies, as a predictive parameter set, a combination of burst parameters that can separate the first state and the second state, for example, based on the results of multivariate analysis. For example, the first condition may be a condition with a given symptom, and the second condition may be a condition without a given symptom. For example, the first condition can be a condition having a given symptom and the second condition can be a condition having a precursor to a given symptom. For example, the first condition can be a condition without a given symptom and the second condition can be a condition that has a precursor to a given symptom.

予測パラメータ特定手段123は、例えば、多変量解析の結果に基づいて、3以上の状態を分離可能なパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定するようにしてもよい。例えば、第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、第2の状態は、所定の症状を有していない状態であり、第3の状態は、所定の症状の前兆を有している状態であり得る。 The predictive parameter specifying means 123 may specify, as a predictive parameter set, a combination of parameters capable of separating three or more states, for example, based on the results of multivariate analysis. For example, the first state is a state with a predetermined symptom, the second state is a state without the predetermined symptom, and the third state is a precursor of the predetermined symptom. can be in a state of having

例えば、多変量解析が主成分解析である場合、或るバーストパラメータの組み合わせについての主成分解析の結果から、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データの第1主成分得点および第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データの第1主成分得点に対して有意差検定を行い、有意差が認められれば、そのバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定することができる。例えば、或るバーストパラメータの組み合わせについての主成分解析の結果から、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データの第1主成分得点、第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データの第1主成分得点、・・・第nの既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データの第1主成分得点に対して有意差検定を行い、有意差が認められれば、そのバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定することができる。このような有意差検定を、多変量解析を行ったバーストパラメータの全ての組み合わせについて行い、有意差が認められた1つまたは複数のバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定する。 For example, if the multivariate analysis is a principal component analysis, the result of the principal component analysis for a combination of burst parameters is the first principal component of waveform data obtained from the brain of a subject having a first known state. Significance test is performed on the first principal component score of the waveform data acquired from the brain of the subject having the score and the second known state, and if a significant difference is found, the combination of the burst parameters is used as a prediction parameter set. can be specified as For example, from the results of principal component analysis for a certain burst parameter combination, a first principal component score of waveform data obtained from the brain of a subject with a first known state, a subject with a second known state The first principal component score of the waveform data obtained from the brain of . If a significant difference is recognized, the combination of burst parameters can be identified as a predictive parameter set. Such a significance test is performed for all combinations of burst parameters for which multivariate analysis has been performed, and one or more combinations of burst parameters for which a significant difference is observed are specified as prediction parameter sets.

予測パラメータ特定手段123は、任意の有意差検定手法を用いて有意差検定を行うことができる。有意差検定は、例えば、ANOVA(分散分析)を用いて行うことができ、多変量の場合は、MANOVA(多変量分散分析)を用いて行うことができる。例えば、ANOVA(分散分析)またはMANOVA(多変量分散分析)を行い、得られたp値が0.05以下の場合に有意差が認められ得る。有意差が認められるp値の閾値は、0.05に限られず、任意の値とすることができる。 The prediction parameter specifying means 123 can perform a significance test using any significance test method. The significance test can be performed using, for example, ANOVA (analysis of variance), and in the case of multivariate, MANOVA (multivariate analysis of variance). For example, ANOVA (analysis of variance) or MANOVA (multivariate analysis of variance) can be performed and a significant difference can be recognized if the resulting p-value is 0.05 or less. The p-value threshold at which a significant difference is recognized is not limited to 0.05, and can be any value.

例えば、多変量解析がクラスター分析である場合、或るバーストパラメータの組み合わせについてのクラスター分析の結果、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データおよび第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データがそれぞれ別のクラスターに分類された場合に、そのバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定することができる。例えば、或るバーストパラメータの組み合わせについてのクラスター分析の結果、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、・・・第nの既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データが全て別のクラスターに分類された場合に、そのバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定することができる。このように、クラスター分析をバーストパラメータの全ての組み合わせについて行い、全データがそれぞれ別のクラスターに分類された1つまたは複数のバーストパラメータの組み合わせを予測パラメータセットとして特定する。 For example, if the multivariate analysis is a cluster analysis, the results of the cluster analysis for a combination of burst parameters are waveform data obtained from the brain of a subject having a first known state and a second known state. When the waveform data acquired from the brain of the subject having the parameters are classified into different clusters, the combination of burst parameters can be specified as the predictive parameter set. For example, cluster analysis results for a combination of burst parameters, waveform data obtained from the brain of a subject with a first known state, waveform data obtained from the brain of a subject with a second known state, , . . . , if all the waveform data acquired from the brain of the subject with the nth known state are classified into another cluster, that combination of burst parameters can be identified as the predictive parameter set. In this way, cluster analysis is performed on all combinations of burst parameters, and one or more combinations of burst parameters in which all data are classified into different clusters are identified as predictive parameter sets.

予測パラメータ特定手段123は、複数の組の状態をそれぞれ分離可能な複数の予測パラメータセットを特定することが好ましくあり得る。これにより、複数の状態を予測することが可能になるからである。予測パラメータ特定手段123は、関連する複数の組の状態をそれぞれ分離可能な複数の予測パラメータセットを特定することがさらに好ましくあり得る。関連する複数の組の状態を段階的に分離することにより、段階的な状態の予測が可能になり、高い精度の状態予測が可能になるからである。 It may be preferable for the prediction parameter specifying means 123 to specify a plurality of prediction parameter sets that can separate the states of the plurality of sets. This is because it becomes possible to predict a plurality of states. It may be further preferable that the prediction parameter identifying means 123 identify multiple prediction parameter sets each separable from multiple sets of related states. This is because stepwise separation of a plurality of sets of related states enables step-by-step prediction of the state, thus enabling highly accurate state prediction.

予測手段124は、入力されたデータから、予測パラメータ特定手段123によって特定された予測パラメータセットに基づいて、標的の状態を予測するように構成されている。予測手段124は、予測パラメータセット123から予測パラメータセットを受け取り、かつ、バースト解析手段121によって解析された、標的の脳から取得された波形データも受け取る。 The prediction means 124 is configured to predict the state of the target based on the prediction parameter set identified by the prediction parameter identification means 123 from the input data. The prediction means 124 receives the prediction parameter set from the prediction parameter set 123 and also receives waveform data acquired from the target brain analyzed by the burst analysis means 121 .

予測手段124は、例えば、標的の脳から取得された波形データが、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データのいずれと類似するかを決定し、決定された第1の既知の状態または第2の既知の状態を、標的の状態として予測する。 The predictor 124 may, for example, determine whether the waveform data obtained from the brain of the target is waveform data obtained from the brain of the subject having a first known state or the brain of the subject having the second known state. The first known state or the second known state thus determined is predicted as the target state.

予測手段124は、例えば、予測パラメータセットについて標的の脳から取得された波形データに対して多変量解析を行い、その結果に基づいて、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データのいずれと類似するかを決定するようにしてもよい。例えば、多変量解析が主成分解析である場合には、予測手段124は、予測パラメータセットについて標的の脳から取得された波形データの主成分得点を算出し、主成分得点をプロットした主成分プロットに基づいて類似するかを決定する。例えば、主成分プロット間のユークリッド距離、コサイン類似度、またはその組み合わせによって類似するかを決定する。例えば、多変量解析がクラスター分析である場合には、予測手段124は、予測パラメータセットについて、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、および、対象の脳から取得された波形データをクラスター分析し、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、および、対象の脳から取得された波形データそれぞれをクラスターに分類する。標的の脳から取得された波形データが第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データと同じクラスターに分類されるか否かに基づいて類似するかを決定する。このとき、標的の脳から取得された波形データが、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データが分類されたクラスターまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データが分類されたクラスターのいずれにも分類されなかった場合には、標的の脳から取得された波形データは、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データのいずれにも類似していないことになる。 Predictor 124 performs, for example, a multivariate analysis on the waveform data obtained from the target brain for the prediction parameter set, and based on the results, the waveform data obtained from the subject's brain having a first known state. A determination may be made as to whether the waveform data or waveform data obtained from the brain of a subject having a second known condition is similar. For example, when the multivariate analysis is a principal component analysis, the prediction means 124 calculates the principal component scores of the waveform data obtained from the target brain for the prediction parameter set, and plots the principal component scores. Determine similarity based on For example, similarity is determined by Euclidean distance between principal component plots, cosine similarity, or a combination thereof. For example, if the multivariate analysis is a cluster analysis, the prediction means 124 includes waveform data obtained from the brain of a subject having a first known state, a second known state, for the prediction parameter set. Waveform data obtained from the brain of the subject and waveform data obtained from the brain of the subject are cluster-analyzed to obtain waveform data obtained from the brain of the subject having a first known state and a second known state. and the waveform data obtained from the brain of the target are classified into clusters. Classifying the waveform data acquired from the brain of the target into the same cluster as the waveform data acquired from the brain of the subject having the first known state or the waveform data acquired from the brain of the subject having the second known state. determine similarity based on whether or not The waveform data obtained from the brain of the target is then obtained from the brain of the subject with the first known state or the cluster into which the waveform data obtained from the brain of the subject with the first known state is sorted. If the acquired waveform data did not fall into any of the classified clusters, then the waveform data acquired from the brain of the target is the waveform data acquired from the brain of the subject having the first known condition or It will not resemble any waveform data acquired from the brain of a subject with a second known condition.

上述した例では、プロセッサが、多変量解析手段122および予測パラメータ特定手段123を備えることを説明したが、予測パラメータセットが予め決定されている場合には、プロセッサは、多変量解析手段122および予測パラメータ特定手段123を備えなくてもよい。この場合、プロセッサは、予め決定された予測パラメータセットを受信し、受信した予測パラメータセットに基づいて特性を予測する。 In the above example, it was explained that the processor includes the multivariate analysis means 122 and the prediction parameter identification means 123, but when the prediction parameter set is determined in advance, the processor includes the multivariate analysis means 122 and the prediction The parameter specifying means 123 may not be provided. In this case, the processor receives a predetermined prediction parameter set and predicts the characteristic based on the received prediction parameter set.

例えば、プロセッサは、予め決定された予測パラメータセットについて、標的の脳から取得された波形データ、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、および第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データに対して多変量解析を行い、その結果に基づいて標的の脳から取得された波形データが、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データのいずれと類似するかを決定し、類似すると決定された第1の既知の状態または第2の既知の状態を、標的の状態として予測する。例えば、予め決定された予測パラメータセットについて、標的の脳から取得された波形データ、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、および第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データに対して主成分解析を行い、主成分プロットに基づいて(例えば、類似度Sに基づいて)、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データのいずれと類似するかを決定し、類似すると決定された第1の既知の状態または第2の既知の状態を、標的の状態として予測する。例えば、予め決定された予測パラメータセットについて、標的の脳から取得された波形データ、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データ、および第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データに対してクラスター分析を行い、標的の脳から取得された波形データが第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データと同じクラスターに分類されるか否かに基づいて、第1の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データまたは第2の既知の状態を有する対象の脳から取得された波形データのいずれと類似するかを決定し、類似すると決定された第1の既知の状態または第2の既知の状態を、標的の状態として予測する。 For example, the processor generates waveform data obtained from the target brain, waveform data obtained from the subject brain having a first known state, and a second known state for a predetermined prediction parameter set. performing a multivariate analysis on the waveform data obtained from the brain of the subject having a first known condition, the waveform data obtained from the target brain based on the results obtained from the brain of the subject having determining whether it is similar to either the waveform data or the waveform data obtained from the brain of the subject having a second known state, and determining the first known state or the second known state determined to be similar, Predict as target state. For example, for a predetermined predictive parameter set, waveform data obtained from a target brain, waveform data obtained from a subject having a first known state, and waveform data obtained from a subject having a second known state. performing principal component analysis on the waveform data obtained from the brain, and based on the principal component plot (e.g., based on the similarity S), waveform data obtained from the brain of the subject having a first known state; or determine which of the waveform data acquired from the brain of a subject having a second known state is similar, and determine whether the first known state or the second known state determined to be similar to the target Predict as a state. For example, for a predetermined predictive parameter set, waveform data obtained from a target brain, waveform data obtained from a subject having a first known state, and waveform data obtained from a subject having a second known state. performing a cluster analysis on the waveform data obtained from the brain, wherein the waveform data obtained from the brain of the target has a first known state or the waveform data obtained from the brain of the subject has a second known state; Waveform data obtained from the brain of a subject having a first known state or having a second known state based on whether they fall into the same cluster as the waveform data obtained from the brain of the subject having It is determined which of the waveform data acquired from the subject's brain is similar, and the first known state or second known state determined to be similar is predicted as the target state.

上述した例では、コンピュータシステム100の各構成要素がコンピュータシステム100内に設けられているが、本発明はこれに限定されない。コンピュータシステム100の各構成要素のいずれかがコンピュータシステム100の外部に設けられることも可能である。例えば、プロセッサ120、メモリ130のそれぞれが別々のハードウェア部品で構成されている場合には、各ハードウェア部品が任意のネットワークを介して接続されてもよい。このとき、ネットワークの種類は問わない。各ハードウェア部品は、例えば、LANを介して接続されてもよいし、無線接続されてもよいし、有線接続されてもよい。コンピュータシステム100は、特定のハードウェア構成には限定されない。例えば、プロセッサ120をデジタル回路ではなくアナログ回路によって構成することも本発明の範囲内である。コンピュータシステム100の構成は、その機能を実現できる限りにおいて上述したものに限定されない。 In the example described above, each component of the computer system 100 is provided within the computer system 100, but the present invention is not limited to this. Any of the components of computer system 100 may be provided external to computer system 100 . For example, if the processor 120 and the memory 130 are each composed of separate hardware components, each hardware component may be connected via any network. At this time, the type of network does not matter. Each hardware component may be connected via a LAN, wirelessly, or wired, for example. Computer system 100 is not limited to any particular hardware configuration. For example, it is within the scope of the invention for processor 120 to be implemented with analog circuitry rather than digital circuitry. The configuration of computer system 100 is not limited to the above as long as it can implement its functions.

上述した例では、プロセッサ120の各構成要素が同一のプロセッサ120内に設けられているが、本発明はこれに限定されない。プロセッサ120の各構成要素が、複数のプロセッサ部に分散される構成も本発明の範囲内である。 Although each component of the processor 120 is provided in the same processor 120 in the above example, the present invention is not limited to this. It is also within the scope of the present invention for each component of processor 120 to be distributed across multiple processor units.

4.標的の状態を予測するためのコンピュータシステムによる処理
図4は、標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100における処理の一例を示す。図4に示される例では、脳から取得された波形データに対してバースト解析を行うための処理400を説明する。
4. Processing by Computer System for Predicting Target State FIG. 4 shows an example of processing in the computer system 100 for predicting target state. The example shown in FIG. 4 describes a process 400 for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain.

受信手段110が脳から取得された波形データを受信した後、ステップS401では、プロセッサ120のバースト解析手段121が、脳から取得された波形データを複数の周波数帯に分割する。バースト解析手段121は、例えば、公知の任意のフィルタリング処理により、波形データを複数の周波数帯に分割することができる。バースト解析手段121は、例えば、複数のバンドパスフィルタを用いて、波形データを複数の周波数帯に分割することができる。 After the receiving means 110 receives the waveform data obtained from the brain, in step S401 the burst analysis means 121 of the processor 120 divides the waveform data obtained from the brain into a plurality of frequency bands. The burst analysis means 121 can divide the waveform data into a plurality of frequency bands by any known filtering process, for example. The burst analysis means 121 can divide the waveform data into a plurality of frequency bands using, for example, a plurality of bandpass filters.

複数の周波数帯は、少なくとも5個の周波数帯を含む。少なくとも5個の周波数帯は、約5~約8Hzのθ波帯、約8~約14Hzのα波帯、約15~約30Hzのβ波帯、約30~約50Hzのγ波帯、および、約70~約150Hzのhigh-γ波帯、を含む。これらの周波数帯を含めるように分割することにより、これらの周波数帯のうちの少なくとも1つに現れ得る特定の状態(または疾患)特有の特徴をとらえることができるようになる。複数の周波数帯は、上述した少なくとも5個の周波数帯に加えて、約150~約200Hzの帯域を含めるようにしてもよい。 The plurality of frequency bands includes at least five frequency bands. The at least five frequency bands are a theta waveband from about 5 to about 8 Hz, an alpha waveband from about 8 to about 14 Hz, a beta waveband from about 15 to about 30 Hz, a gamma waveband from about 30 to about 50 Hz, and high-gamma waveband from about 70 to about 150 Hz. By subdividing to include these frequency bands, it becomes possible to capture the unique features of a particular condition (or disease) that may appear in at least one of these frequency bands. The plurality of frequency bands may include a band from about 150 to about 200 Hz in addition to the at least five frequency bands mentioned above.

図5は、複数の周波数帯に分割された脳波データの一例を示す。図5では、ビヒクルを投与した場合の対象の脳から取得された波形データ(図5の上側)および4-アミノピリジン(4-AP)6mg/kgを投与した場合の対象の脳から取得された波形データ(図5の下側)を6つの周波数帯に分割したときの分割された波形データを示す。6つの周波数帯は、約5~約8Hzのθ波帯、約8~約14Hzのα波帯、約15~約30Hzのβ波帯、約30~約50Hzのγ波帯、約70~約150Hzのhigh-γ波帯、および、約150~約200Hzの帯域である。波形データは、これらの周波数帯域に対応したバンドパスフィルタを用いて分割されている。 FIG. 5 shows an example of electroencephalogram data divided into multiple frequency bands. In FIG. 5, waveform data obtained from the brain of subjects administered vehicle (top of FIG. 5) and 4-aminopyridine (4-AP) 6 mg/kg. FIG. 5 shows divided waveform data when the waveform data (lower side of FIG. 5) is divided into six frequency bands. The six frequency bands are a theta wave band of about 5 to about 8 Hz, an alpha wave band of about 8 to about 14 Hz, a beta wave band of about 15 to about 30 Hz, a gamma wave band of about 30 to about 50 Hz, and a gamma wave band of about 70 to about a high-gamma waveband at 150 Hz and a band from about 150 to about 200 Hz. Waveform data is divided using band-pass filters corresponding to these frequency bands.

図4を再び参照して、ステップS402では、バースト解析手段121が、ステップS401で分割された複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する。例えば、バースト解析手段121は、複数の周波数帯の各周波数帯の波形データから、波形データの振幅(または振幅の偏差)が所定の閾値を超える時刻およびスパイク取得幅経過後の時刻を検出することによって、スパイクを検出し、信号取得時間内に検出された複数のスパイクに基づいてスパイクデータを取得することができる。ここで、スパイク取得幅は、一定であってもよいし、変動するようにしてもよい。スパイク取得幅は、例えば、複数の周波数帯のそれぞれに対して変動するようにすることが好ましい。波形データ中のスパイクのスパイク幅(またはスパイク持続時間)が周波数帯に応じて異なるため、スパイク取得幅を適切に設定することにより、スパイクの誤検出を低減または防止することができるからである。スパイク取得幅は、例えば、各周波数帯の代表周波数の逆数であり得る。 Referring again to FIG. 4, in step S402, burst analysis means 121 detects spikes in the waveform data of each of the plurality of frequency bands divided in step S401, thereby generating spike data of each frequency band. to get For example, the burst analysis means 121 detects the time when the amplitude (or amplitude deviation) of the waveform data exceeds a predetermined threshold and the time after the spike acquisition width has elapsed from the waveform data of each frequency band of a plurality of frequency bands. can detect spikes and acquire spike data based on multiple spikes detected within the signal acquisition time. Here, the spike acquisition width may be constant or may vary. The spike acquisition width, for example, preferably varies for each of a plurality of frequency bands. This is because the spike width (or spike duration) of the spikes in the waveform data varies depending on the frequency band, and thus erroneous detection of spikes can be reduced or prevented by appropriately setting the spike acquisition width. The spike acquisition width can be, for example, the reciprocal of the representative frequency of each frequency band.

ステップS403では、バースト解析手段121が、複数の周波数帯の各周波数帯について、ステップS402で取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する。検出手段は、例えば、図3A~図3Dを参照して上述した手法によって、スパイクデータ中のバーストを検出することができる。 In step S403, the burst analysis means 121 detects bursts in the spike data acquired in step S402 for each of the plurality of frequency bands. The detection means may detect bursts in the spike data, for example, by the techniques described above with reference to Figures 3A-3D.

ステップS404では、バースト解析手段121が、複数の周波数帯の各周波数帯について、ステップS403で検出されたバーストに基づいて、バーストパラメータに対するデータを導出する。バーストパラメータは、例えば、
(1)発火頻度(Spike rate)、
(2)バースト頻度(Burst rate)、
(3)バースト間隔(IBI)、
(4)バースト期間(Duration)、
(5)バースト内スパイク数(Spikes in burst)、
(6)バースト内最大振幅(Peak amplitude)、
(7)最大振幅間隔(IPI)、
(8)バースト間隔のCV値(CV of IBI)(変動係数(CV)=標準偏差/平均値)、
(9)バースト期間のCV値(CV of Duration)、
(10)バースト内スパイク数のCV値(CV of Spikes in burst)、
(11)バースト内最大振幅のCV値(CV of Peak amplitude)、(12)最大振幅間隔のCV値(CV of IPI)
のうちの少なくとも1つを含む。
In step S404, the burst analysis means 121 derives data for burst parameters for each of the plurality of frequency bands based on the burst detected in step S403. Burst parameters are e.g.
(1) firing frequency (Spike rate),
(2) Burst rate,
(3) burst interval (IBI);
(4) burst period (Duration),
(5) Spikes in burst,
(6) maximum amplitude in burst (Peak amplitude),
(7) maximum amplitude interval (IPI);
(8) CV value of burst interval (CV of IBI) (coefficient of variation (CV) = standard deviation / average value),
(9) CV value of burst period (CV of Duration),
(10) CV value of spikes in burst (CV of spikes in burst),
(11) CV value of maximum amplitude in burst (CV of Peak amplitude), (12) CV value of maximum amplitude interval (CV of IPI)
at least one of

導出された各周波数帯のバーストパラメータに対するデータは、対象の状態を予測するために、後述する処理600等において利用されることができる。 The data for the derived burst parameters for each frequency band can be utilized, such as in process 600 described below, to predict target conditions.

図6は、標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100における処理の一例を示す。図6に示される例では、標的の状態を予測するための処理600を説明する。 FIG. 6 shows an example of a process in computer system 100 for predicting the state of a target. The example shown in FIG. 6 describes a process 600 for predicting the state of a target.

ステップS601では、コンピュータシステム100が受信手段110を介して、第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データを受信する。受信された第1の波形データは、プロセッサ120に渡される。 At step S601, the computer system 100 receives, via the receiving means 110, first waveform data obtained from the brain of a subject having a first state. The received first waveform data is passed to processor 120 .

ステップS602では、コンピュータシステム100が受信手段110を介して、第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを受信する。受信された第2の波形データは、プロセッサ120に渡される。 At step S602, the computer system 100 receives, via the receiving means 110, the second waveform data acquired from the brain of the subject having the second state. The received second waveform data is passed to processor 120 .

第2の状態は第1の状態とは異なる状態である。例えば、第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、第2の状態は、所定の症状を有していない状態であり得る。例えば、第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、第2の状態は、所定の症状の前兆を有している状態であり得る。例えば、第1の状態は、所定の症状を有していない状態であり、第2の状態は、所定の症状の前兆を有している状態であり得る。 The second state is a state different from the first state. For example, the first condition may be a condition with a given symptom, and the second condition may be a condition without a given symptom. For example, the first condition can be a condition having a given symptom and the second condition can be a condition having a precursor to a given symptom. For example, the first condition can be a condition without a given symptom and the second condition can be a condition that has a precursor to a given symptom.

所定の症状は、例えば、神経疾患であり得る。神経疾患は、例えば、痙攣、てんかん、ADHD、認知症、自閉症、統合失調症、うつ病等を含むが、これらに限定されない。 A given condition can be, for example, a neurological disease. Neurological disorders include, but are not limited to, convulsions, epilepsy, ADHD, dementia, autism, schizophrenia, depression, and the like.

ステップS603では、プロセッサ120が、上述した処理400を行うことにより、第1の波形データおよび第2の波形データのそれぞれについてバーストパラメータに対するデータを取得し、これらのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する。例えば、プロセッサ120のバースト解析手段121が、第1の波形データおよび第2の波形データのそれぞれについてバーストパラメータに対するデータを取得し、プロセッサ120の多変量解析手段122が、バーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、プロセッサ120の予測パラメータ特定手段123が、多変量解析の結果に基づいて予測パラメータセットを特定する。 In step S603, the processor 120 performs the processing 400 described above to obtain data for burst parameters for each of the first waveform data and the second waveform data, and performs multivariate analysis on a combination of these data. to identify the prediction parameter set. For example, the burst analysis means 121 of the processor 120 obtains data for burst parameters for each of the first waveform data and the second waveform data, and the multivariate analysis means 122 of the processor 120 analyzes the combination of burst parameter data. A multivariate analysis is performed on the set of prediction parameters, and the prediction parameter specifying means 123 of the processor 120 specifies a prediction parameter set based on the results of the multivariate analysis.

予測パラメータセットが特定され、コンピュータシステム100が受信手段110を介して、標的の脳から取得された標的波形データを受信すると、ステップS604では、プロセッサ120が、標的波形データから、ステップS603で特定された予測パラメータセットに基づいて標的の状態を予測する。例えば、プロセッサ120の予測手段124が標的の状態を予測する。 Once the predictive parameter set has been identified and the computer system 100 receives, via the receiving means 110, the target waveform data obtained from the brain of the target, at step S604 the processor 120 determines from the target waveform data identified at step S603 Predict the state of the target based on the predicted parameter set. For example, predictor 124 of processor 120 predicts the state of the target.

図7は、ステップS604でプロセッサ120が標的の状態を予測する処理の一例を示す。 FIG. 7 shows an example of the process by which the processor 120 predicts the state of the target in step S604.

ステップS701では、プロセッサ120の予測手段124が、ステップS703で特定された予測パラメータセットについて標的の脳から取得された標的波形データの多変量解析を行う。これにより、標的波形データが、第1の波形データおよび第2の波形データに対して既に行われた予測パラメータセットについての多変量解析の結果と比較できるようになる。多変量解析は、例えば、主成分解析である。例えば、予測手段124は、主成分解析により、標的波形データの主成分得点を算出する。多変量解析は、例えば、クラスター分析である。例えば、予測手段124は、クラスター分析により、標的波形データをクラスターに分類する。 At step S701, the prediction means 124 of the processor 120 performs multivariate analysis of the target waveform data obtained from the target brain for the set of prediction parameters identified at step S703. This allows the target waveform data to be compared with the results of multivariate analysis on predictive parameter sets previously performed on the first waveform data and the second waveform data. Multivariate analysis is, for example, principal component analysis. For example, the prediction means 124 calculates the principal component score of the target waveform data by principal component analysis. Multivariate analysis is, for example, cluster analysis. For example, the predictor 124 classifies the target waveform data into clusters by cluster analysis.

ステップS701で行われる多変量解析は、ステップS603で行われた多変量解析と同じ手法であってもよいし、異なる手法であってもよい。例えば、ステップS603で主成分解析を行うことにより、予測パラメータセットを特定した場合、ステップS701では、同じく主成分解析を行ってもよいし、異なる多変量解析(例えば、クラスター分析)を行ってもよい。例えば、ステップS603でクラスター分析を行うことにより、予測パラメータセットを特定した場合、ステップS701では、同じくクラスター分析を行ってもよいし、異なる多変量解析(例えば、主成分解析)を行ってもよい。 The multivariate analysis performed in step S701 may be the same method as the multivariate analysis performed in step S603, or may be a different method. For example, when the prediction parameter set is specified by performing principal component analysis in step S603, in step S701, the same principal component analysis may be performed, or a different multivariate analysis (eg, cluster analysis) may be performed. good. For example, when the prediction parameter set is identified by performing cluster analysis in step S603, in step S701, the same cluster analysis may be performed, or a different multivariate analysis (e.g., principal component analysis) may be performed. .

ステップS602では、プロセッサ120の予測手段124が、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定する。 At step S602, the prediction means 124 of the processor 120 determines whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than to the second waveform data.

予測手段124は、例えば、ステップS701で算出された主成分得点に基づいて、類似するか否かを決定することができる。例えば、主成分得点に基づいて作成された主成分プロットに基づいて標的波形データと第1の波形データとの類似度および波形データと第2の波形データとの類似度を算出することができる。 The prediction means 124 can determine whether or not they are similar based on the principal component scores calculated in step S701, for example. For example, the degree of similarity between the target waveform data and the first waveform data and the degree of similarity between the waveform data and the second waveform data can be calculated based on the principal component plot created based on the principal component scores.

例えば、予測パラメータセットについて、第1の波形データの第1主成分得点および第2主成分得点をプロットし、第2の波形データの第1主成分得点および第2主成分得点をプロットし、標的波形データの第1主成分得点および第2主成分得点をプロットした後、標的波形データのプロットと第1の波形データのプロットとのユークリッド距離と、標的波形データのプロットと第2の波形データのプロットとのユークリッド距離とを比較することにより、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。例えば、標的波形データのプロットと第1の波形データのプロットとのコサイン類似度と、標的波形データのプロットと第2の波形データのプロットとのコサイン類似度とを比較することにより、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。例えば、標的波形データのプロットと第1の波形データのプロットとのユークリッド距離およびコサイン類似度と、標的波形データのプロットと第2の波形データのプロットとのユークリッド距離およびコサイン類似度とを比較することにより、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。なお、複数の第1の波形データまたは複数の第2の波形データによって複数の点がプロットされる場合には、全プロットの平均値を算出し、その点を代表点として標的波形データとのユークリッド距離またはコサイン類似度を求めるようにしてもよい。 For example, plot the first and second principal component scores of the first waveform data, plot the first and second principal component scores of the second waveform data, and target After plotting the first principal component score and the second principal component score of the waveform data, the Euclidean distance between the plot of the target waveform data and the first waveform data, and the distance between the plot of the target waveform data and the second waveform data. By comparing the Euclidean distance with the plot, it can be determined whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data. For example, by comparing the cosine similarity between the target waveform data plot and the first waveform data plot and the cosine similarity between the target waveform data plot and the second waveform data plot, the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data. For example, comparing the Euclidean distance and cosine similarity between the target waveform data plot and the first waveform data plot and the Euclidean distance and cosine similarity between the target waveform data plot and the second waveform data plot. Thus, it can be determined whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data. When a plurality of points are plotted by a plurality of first waveform data or a plurality of second waveform data, the average value of all plots is calculated, and the Euclidean Distance or cosine similarity may be obtained.

好ましくは、主成分プロットのユークリッド距離およびコサイン類似度の組み合わせによって類似度を決定する。例えば、図8に示されるように、標的(標的波形データ)のプロットと第1の状態を有する対象(第1の波形データ)のプロットとの間のユークリッド距離dと、標的(標的波形データ)のプロットと第2の状態を有する対象(第2の波形データ)のプロットとの間のユークリッド距離dとが等しい場合でも、コサイン類似度によって類似度を判別可能だからである。主成分プロットのユークリッド距離およびコサイン類似度の組み合わせを用いる場合、類似度Sは、

Figure 0007138995000001
で表される。Preferably, similarity is determined by a combination of Euclidean distance and cosine similarity of principal component plots. For example, as shown in FIG. 8, the Euclidean distance d 1 between the plot of the target (target waveform data) and the plot of the target having the first state (first waveform data) and the target (target waveform data ) and the plot of the object (second waveform data) having the second state are equal, the similarity can be determined by the cosine similarity. Using a combination of the Euclidean distance and cosine similarity of the principal component plot, the similarity S is
Figure 0007138995000001
is represented by

予測手段124は、例えば、ステップS801で標的波形データがどのクラスターに分類されたかに基づいて、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。 The prediction means 124 determines whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than to the second waveform data, for example, based on which cluster the target waveform data was classified in step S801. can be done.

ステップS702で標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データに類似すると決定された場合、ステップS703に進み、第1の状態を標的の状態として特定する。例えば、第1の状態が「神経疾患の症状を有している状態」である場合には、標的の状態が「神経疾患の症状を有している状態」と特定される。例えば、第1の状態が「痙攣の症状を有している状態」である場合には、標的の状態が「痙攣の症状を有している状態」と特定される。 If it is determined in step S702 that the target waveform data is more similar to the first waveform data than to the second waveform data, then flow proceeds to step S703 to identify the first state as the target state. For example, if the first condition is "a condition having symptoms of neurological disease", the target condition is identified as "a condition having symptoms of neurological disease". For example, if the first condition is "a condition with symptoms of convulsions", the target condition is identified as "a condition with symptoms of convulsions".

ステップS702で標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データに類似しない、すなわち、標的波形データが第1の波形データよりも第2の波形データに類似していると決定された場合、ステップS704に進み、第2の状態を標的の状態として特定する。例えば、第2の状態が「神経疾患の症状を有していない状態」である場合には、標的の状態が「神経疾患の症状を有していない状態」と特定される。例えば、第2の状態が「痙攣の症状を有していない状態」である場合には、標的の状態が「痙攣の症状を有していない状態」と特定される。 It was determined in step S702 that the target waveform data is less similar to the first waveform data than the second waveform data, i.e., the target waveform data is more similar to the second waveform data than the first waveform data. If so, the process proceeds to step S704 to identify the second state as the target state. For example, if the second condition is "a condition without symptoms of neurological disease", the target condition is identified as "a condition without symptoms of neurological disease". For example, if the second condition is an "asymptomatic condition of convulsions", the target condition is identified as an "asymptomatic condition of convulsions".

上述した例では、第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データおよび第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを用いて処理600を行ったが、これに加えて、第3の状態を有する対象の脳から取得された第3の波形データ、第4の状態を有する対象の脳から取得された第4の波形データ、・・・第nの状態を有する対象の脳から取得された第nの波形データ(ここで、nは3以上の整数)を用いて処理600を行うようにしてもよい。このとき、ステップS702では、標的波形データと、第1の波形データ、第2の波形データ、・・・第nの波形データそれぞれとの類似度を比較することになる。 In the example described above, process 600 was performed using first waveform data obtained from the brain of a subject having a first state and second waveform data obtained from the brain of a subject having a second state. but in addition to this, the third waveform data obtained from the brain of the subject having the third state, the fourth waveform data obtained from the brain of the subject having the fourth state, . Process 600 may be performed using the n-th waveform data (where n is an integer of 3 or more) obtained from the brain of a subject having the state of . At this time, in step S702, the degree of similarity between the target waveform data and each of the first waveform data, second waveform data, . . . nth waveform data is compared.

ステップS703またはステップS704で標的の状態が特定された後、第2の予測パラメータセットを用いてステップS604を繰り返すようにしてもよい。このとき、第2の予測パラメータセットは、例えば、第3の状態を有する対象の脳から取得された波形データおよび第4の状態を有する対象の脳から取得された波形データを用いてステップS601~ステップS603の処理を行うことによって特定された予測パラメータセットであってもよい。あるいは、第2の予測パラメータセットは、ステップS703で第1の状態を標的の状態として特定した場合には、第1の状態を有する対象の脳から取得された波形データおよび第3の状態を有する対象の脳から取得された波形データを用いてステップS601~ステップS603の処理を行うことによって特定された予測パラメータセットであってもよいし、ステップS704で第2の状態を標的の状態として特定した場合には、第2の状態を有する対象の脳から取得された波形データおよび第3の状態を有する対象の脳から取得された波形データを用いてステップS601~ステップS603の処理を行うことによって特定された予測パラメータセットであってもよい。これにより、第2の予測パラメータセットがステップS703またはステップS704で特定された状態に対応するようになる。これは、状態を段階的に特定できるようになるという点で好ましくあり得る。 After the target state is identified in step S703 or step S704, step S604 may be repeated using a second set of prediction parameters. At this time, the second prediction parameter set, for example, using the waveform data obtained from the brain of the subject having the third state and the waveform data obtained from the brain of the subject having the fourth state, steps S601 to It may be a prediction parameter set specified by performing the process of step S603. Alternatively, the second predictive parameter set comprises waveform data obtained from the brain of the subject having the first state and the third state if the first state was identified as the target state in step S703. It may be a prediction parameter set identified by performing the processing of steps S601 to S603 using waveform data acquired from the brain of the target, or the second state in step S704 was identified as the target state. In this case, the waveform data obtained from the brain of the subject having the second state and the waveform data obtained from the brain of the subject having the third state are used to perform the processing of steps S601 to S603. It may be a prediction parameter set that has been set. This causes the second prediction parameter set to correspond to the state identified in step S703 or step S704. This can be preferable in that it allows the status to be identified step by step.

例えば、ステップS703またはステップS704で標的の状態が「神経疾患を有している状態」と特定された場合、「ADHD」の症状を有している対象の脳から取得された脳波データと「統合失調症」の症状を有している対象の脳から取得された波形データを用いてステップS601~ステップS603の処理を行うことによって特定された第2の予測パラメータセットを用いてステップS604を繰り返すことができる。これにより、「神経疾患を有している状態」が、「ADHD」の症状を有しているのか、「統合失調症」の症状を有しているのかという具体的な状態まで特定できる。これは、標的の診断のために、または標的の診断のための指標として利用されることができる。 For example, if the target condition is identified as "neurological disorder condition" in step S703 or step S704, electroencephalogram data obtained from the brain of a subject with "ADHD" symptoms and "integrated Step S604 is repeated using the second prediction parameter set specified by performing the processing of steps S601 to S603 using the waveform data acquired from the brain of the subject having the symptoms of "ataxia" can be done. As a result, it is possible to specify whether the "condition of having a neurological disease" has a symptom of "ADHD" or a symptom of "schizophrenia". This can be utilized for target diagnosis or as an indicator for target diagnosis.

図9は、標的の状態を予測するためのコンピュータシステム100における処理の一例を示す。図9に示される例では、予測パラメータセットが予め決定されている場合の、標的の状態を予測するための処理900を説明する。予め決定されている予測パラメータセットは、上述したバーストパラメータのうちの少なくとも1つを含む。 FIG. 9 shows an example of a process in computer system 100 for predicting the state of a target. The example shown in FIG. 9 describes a process 900 for predicting the state of a target when the prediction parameter set is predetermined. The predetermined prediction parameter set includes at least one of the burst parameters described above.

ステップS901では、コンピュータシステム100が受信手段110を介して、第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データ、第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データ、標的の脳から取得された標的波形データを受信する。受信された波形データは、プロセッサ120に渡される。 In step S901, the computer system 100, via the receiving means 110, first waveform data obtained from the brain of the subject having the first state, second waveform data obtained from the brain of the subject having the second state, Receiving waveform data, target waveform data obtained from the brain of the target. The received waveform data is passed to processor 120 .

ステップS902では、プロセッサ120のバースト解析手段121が、それぞれの波形データから、予測パラメータセットに含まれるバーストパラメータに対するデータを導出し、プロセッサ120の予測手段124が、それぞれのデータに対して多変量解析を行う。バースト解析手段121は、処理400によって、バーストパラメータに対するデータを導出することができる。多変量解析は、例えば、主成分解析である。例えば、予測手段124は、主成分解析により、第1の波形データの主成分得点、第2の波形データの主成分得点、および、標的波形データの主成分得点を算出する。多変量解析は、例えば、クラスター分析である。例えば、予測手段124は、クラスター分析により、標的波形データをクラスターに分類する。 In step S902, the burst analysis means 121 of the processor 120 derives data for burst parameters included in the prediction parameter set from each waveform data, and the prediction means 124 of the processor 120 performs multivariate analysis on each data. I do. The burst analysis means 121 can derive data for burst parameters by process 400 . Multivariate analysis is, for example, principal component analysis. For example, the prediction unit 124 calculates the principal component score of the first waveform data, the principal component score of the second waveform data, and the principal component score of the target waveform data by principal component analysis. Multivariate analysis is, for example, cluster analysis. For example, the predictor 124 classifies the target waveform data into clusters by cluster analysis.

ステップS903では、プロセッサ120の予測手段124が、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定する。予測手段124は、例えば、ステップS902で算出された主成分得点に基づいて、類似するか否かを決定することができる。例えば、主成分得点に基づいて作成された主成分プロットに基づいて標的波形データと第1の波形データとの類似度および標的波形データと第2の波形データとの類似度を算出することができる。 At step S903, the prediction means 124 of the processor 120 determines whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than to the second waveform data. The prediction means 124 can determine whether or not they are similar based on the principal component scores calculated in step S902, for example. For example, the degree of similarity between the target waveform data and the first waveform data and the degree of similarity between the target waveform data and the second waveform data can be calculated based on the principal component plot created based on the principal component scores. .

例えば、予測パラメータセットについて、第1の波形データの第1主成分得点および第2主成分得点をプロットし、第2の波形データの第1主成分得点および第2主成分得点をプロットし、標的波形データの第1主成分得点および第2主成分得点をプロットした後、標的波形データのプロットと第1の波形データのプロットとのユークリッド距離と、標的波形データのプロットと第2の波形データのプロットとのユークリッド距離とを比較することにより、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。例えば、標的波形データのプロットと第1の波形データのプロットとのコサイン類似度と、標的波形データのプロットと第2の波形データのプロットとのコサイン類似度とを比較することにより、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。例えば、標的波形データのプロットと第1の波形データのプロットとのユークリッド距離およびコサイン類似度と、標的波形データのプロットと第2の波形データのプロットとのユークリッド距離およびコサイン類似度とを比較することにより、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。なお、複数の第1の波形データまたは複数の第2の波形データによって複数の点がプロットされる場合には、全プロットの平均値を算出し、その点を代表点として標的波形データとのユークリッド距離またはコサイン類似度を求めるようにしてもよい。 For example, plot the first and second principal component scores of the first waveform data, plot the first and second principal component scores of the second waveform data, and target After plotting the first principal component score and the second principal component score of the waveform data, the Euclidean distance between the plot of the target waveform data and the first waveform data, and the distance between the plot of the target waveform data and the second waveform data. By comparing the Euclidean distance with the plot, it can be determined whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data. For example, by comparing the cosine similarity between the target waveform data plot and the first waveform data plot and the cosine similarity between the target waveform data plot and the second waveform data plot, the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data. For example, comparing the Euclidean distance and cosine similarity between the target waveform data plot and the first waveform data plot and the Euclidean distance and cosine similarity between the target waveform data plot and the second waveform data plot. Thus, it can be determined whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data. When a plurality of points are plotted by a plurality of first waveform data or a plurality of second waveform data, the average value of all plots is calculated, and the Euclidean Distance or cosine similarity may be obtained.

予測手段124は、例えば、ステップS902で標的波形データがどのクラスターに分類されたかに基づいて、標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データと類似するか否かを決定することができる。 The prediction means 124 determines whether the target waveform data is more similar to the first waveform data than to the second waveform data, for example, based on which cluster the target waveform data was classified in step S902. can be done.

ステップS903で標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データに類似すると決定された場合、ステップS904に進み、第1の状態を標的の状態として特定する。第1の状態を標的の状態として特定する。例えば、第1の状態が「神経疾患の症状を有している状態」である場合には、標的の状態が「神経疾患の症状を有している状態」と特定される。例えば、第1の状態が「痙攣の症状を有している状態」である場合には、標的の状態が「痙攣の症状を有している状態」と特定される。 If it is determined in step S903 that the target waveform data is more similar to the first waveform data than the second waveform data, then flow proceeds to step S904 to identify the first state as the target state. Identify the first state as the target state. For example, if the first condition is "a condition having symptoms of neurological disease", the target condition is identified as "a condition having symptoms of neurological disease". For example, if the first condition is "a condition with symptoms of convulsions", the target condition is identified as "a condition with symptoms of convulsions".

ステップS903で標的波形データが第2の波形データよりも第1の波形データに類似しない、すなわち、標的波形データが第1の波形データよりも第2の波形データに類似していると決定された場合、ステップS905に進み、第2の状態を標的の状態として特定する。例えば、第2の状態が「神経疾患の症状を有していない状態」である場合には、標的の状態が「神経疾患の症状を有していない状態」と特定される。例えば、第2の状態が「痙攣の症状を有していない状態」である場合には、標的の状態が「痙攣の症状を有していない状態」と特定される。 It was determined in step S903 that the target waveform data is less similar to the first waveform data than the second waveform data, i.e., the target waveform data is more similar to the second waveform data than the first waveform data. If so, the process proceeds to step S905 to identify the second state as the target state. For example, if the second condition is "a condition without symptoms of neurological disease", the target condition is identified as "a condition without symptoms of neurological disease". For example, if the second condition is an "asymptomatic condition of convulsions", the target condition is identified as an "asymptomatic condition of convulsions".

上述した例では、第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データおよび第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを用いて処理900を行ったが、これに加えて、第3の状態を有する対象の脳から取得された第3の波形データ、第4の状態を有する対象の脳から取得された第4の波形データ、・・・第nの状態を有する対象の脳から取得された第nの波形データ(ここで、nは3以上の整数)を用いて処理900を行うようにしてもよい。このとき、ステップS903では、第1の波形データと、第2の波形データと、・・・第nの波形データとの類似度を比較することになる。 In the example described above, process 900 was performed using first waveform data obtained from the brain of a subject having a first state and second waveform data obtained from the brain of a subject having a second state. but in addition to this, the third waveform data obtained from the brain of the subject having the third state, the fourth waveform data obtained from the brain of the subject having the fourth state, . The process 900 may be performed using the n-th waveform data (where n is an integer of 3 or more) acquired from the brain of a subject having the state of . At this time, in step S903, the degree of similarity between the first waveform data, the second waveform data, . . . and the n-th waveform data is compared.

上述した例では、特定の順序で処理が行われることを説明したが、各処理の順序は説明されたものに限定されず、論理的に可能な任意の順序で行われることに留意されたい。 It should be noted that although the above examples describe operations occurring in a particular order, the order of operations is not limited to that described and may occur in any order that is logically possible.

図4、図6、図7、図9を参照して上述した例では、図4、図6、図7、図9に示される各ステップの処理は、プロセッサ120およびメモリ130に格納されたプログラムによって実現することが説明されたが、本発明はこれに限定されない。図4、図6、図7、図9に示される各ステップの処理のうちの少なくとも1つは、制御回路などのハードウェア構成によって実現されてもよい。 In the examples described above with reference to FIGS. 4, 6, 7, and 9, the processing of each step shown in FIGS. , the present invention is not limited to this. At least one of the processing of each step shown in FIGS. 4, 6, 7, and 9 may be implemented by a hardware configuration such as a control circuit.

上述した例では、コンピュータシステム100を用いて標的の状態を予測することを説明したが、本発明はこれに限定されない。コンピュータシステム100を用いることなく、人が手計算で標的の状態を予測することも本発明の範囲である。この場合、例えば、処理600および処理900は、データを受信するステップ(ステップS601、ステップS602、ステップS901)の代わりに、対象からデータを得るステップを含み得る。得られたデータをもとに、後続ステップを手計算で行うことができる。 In the above example, the computer system 100 is used to predict the state of the target, but the present invention is not limited to this. It is also within the scope of the present invention for a person to manually predict the state of a target without using the computer system 100 . In this case, for example, processes 600 and 900 may include obtaining data from a subject instead of receiving data (steps S601, S602, S901). Based on the data obtained, subsequent steps can be calculated by hand.

(実施例1)
痙攣陽性薬剤4-アミノピリジン(4-AP)を検体に投与した際の皮質前頭葉の脳波を取得した。検体としてラットを用いた。n=5の検体にビヒクルを投与し、n=3の検体に3mg/kgの4-APを投与し、n=3の検体に6mg/kgの4-APを投与した。ビヒクルを投与した検体には、痙攣発作は見られなかった。3mg/kgの4-APを投与した検体には、痙攣発作は見られなかった。6mg/kgの4-APを投与した検体には、痙攣発作が見られた。
(Example 1)
Electroencephalograms of the corticofrontal lobe were acquired when the convulsion-positive drug 4-aminopyridine (4-AP) was administered to the specimen. Rats were used as specimens. n=5 subjects received vehicle, n=3 subjects received 3 mg/kg 4-AP, and n=3 subjects received 6 mg/kg 4-AP. No seizures were observed in subjects receiving vehicle. No seizures were observed in subjects dosed with 3 mg/kg 4-AP. Convulsive seizures were seen in subjects receiving 6 mg/kg of 4-AP.

取得された脳波を本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、high-γ波帯について、周波数帯域のバーストパラメータに対するデータを導出した。 The acquired electroencephalograms were analyzed using the computer system 100 of the present invention to derive data for frequency band burst parameters for the high-γ waveband.

図10Aは、この結果を示す。ビヒクルを投与した検体の脳波から導出されたデータはvehicle_ipとラベルされ、3mg/kgの4-APを投与した検体の脳波から導出されたデータは、4AP-1とラベルされ、6mg/kgの4-APを投与した検体の脳波から導出されたデータは、4AP-2とラベルされている。 FIG. 10A shows this result. Data derived from the EEG for subjects dosed with vehicle are labeled vehicle_ip, data derived from EEG for subjects dosed with 3 mg/kg 4-AP are labeled 4AP-1, 4-AP at 6 mg/kg - Data derived from electroencephalograms of AP-treated subjects are labeled 4AP-2.

この結果から、痙攣発作が見られなかった4AP-1では、Spike rate、Burst rate、IBI等のパラメータにおいて、同じく痙攣発作が見られなかったvehicle_ipと分離可能に区別されていることから、これらのパラメータの変化を捉えることで、痙攣前兆の指標とすることができることが分かる。すなわち、これらのパラメータは、high-γ波帯の周波数帯域において、痙攣前兆の状態にあるか否かを予測するための予測パラメータセットとなり得ることが示唆されている。これらのパラメータセットを予測に利用することで、前兆状態を早期に発見して、これを診断および早期治療、予防に役立てることができると考えられる。 From this result, 4AP-1, in which seizures were not observed, was separably distinguished from vehicle_ip, in which seizures were not observed, in parameters such as Spike rate, Burst rate, and IBI. It can be seen that by capturing changes in parameters, it can be used as an indicator of a convulsive sign. That is, it has been suggested that these parameters can serve as a predictive parameter set for predicting whether or not there is a preconvulsive state in the frequency band of the high-γ waveband. By using these parameter sets for prediction, it is believed that early detection of precursory states can be useful for diagnosis, early treatment, and prevention.

(実施例2)
痙攣陽性薬剤4-アミノピリジン(4-AP)を検体に投与した際の海馬の脳波を取得した。検体としてラットを用いた。n=5の検体にビヒクルを投与し、n=5の検体に3mg/kgの4-APを投与し、n=5の検体に6mg/kgの4-APを投与した。ビヒクルを投与した検体には、痙攣発作は見られなかった。3mg/kgの4-APを投与した検体には、痙攣発作は見られなかった。6mg/kgの4-APを投与した検体には、痙攣発作が見られた。
(Example 2)
Hippocampal electroencephalograms were obtained when the convulsion-positive drug 4-aminopyridine (4-AP) was administered to the specimen. Rats were used as specimens. n=5 subjects received vehicle, n=5 subjects received 3 mg/kg 4-AP, and n=5 subjects received 6 mg/kg 4-AP. No seizures were observed in subjects receiving vehicle. No seizures were observed in subjects dosed with 3 mg/kg 4-AP. Convulsive seizures were seen in subjects receiving 6 mg/kg of 4-AP.

取得された脳波を本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、high-γ波帯について、周波数帯域のバーストパラメータに対するデータを導出した。 The acquired electroencephalograms were analyzed using the computer system 100 of the present invention to derive data for frequency band burst parameters for the high-γ waveband.

図10Bは、この結果を示す。ビヒクルを投与した検体の脳波から導出されたデータはvehicle_ipとラベルされ、3mg/kgの4-APを投与した検体の脳波から導出されたデータは、4AP-1とラベルされ、6mg/kgの4-APを投与した検体の脳波から導出されたデータは、4AP-2とラベルされている。 FIG. 10B shows this result. Data derived from the EEG for subjects dosed with vehicle are labeled vehicle_ip, data derived from EEG for subjects dosed with 3 mg/kg 4-AP are labeled 4AP-1, 4-AP at 6 mg/kg - Data derived from electroencephalograms of AP-treated subjects are labeled 4AP-2.

この結果から、痙攣発作が見られなかった4AP-1では、Spike rate、Burst rate、IBI等のパラメータにおいて、同じく痙攣発作が見られなかったvehicle_ipと分離可能に区別されていることから、これらのパラメータの変化を捉えることで、痙攣前兆の指標とすることができることが分かる。すなわち、これらのパラメータは、high-γ波帯の周波数帯域において、痙攣前兆の状態にあるか否かを予測するための予測パラメータセットとなり得ることが示唆されている。これらのパラメータセットを予測に利用することで、前兆状態を早期に発見して、これを診断および早期治療、予防に役立てることができると考えられる。 From this result, 4AP-1, in which seizures were not observed, was separably distinguished from vehicle_ip, in which seizures were not observed, in parameters such as Spike rate, Burst rate, and IBI. It can be seen that by capturing changes in parameters, it can be used as an indicator of a convulsive sign. That is, it has been suggested that these parameters can serve as a predictive parameter set for predicting whether or not there is a preconvulsive state in the frequency band of the high-γ waveband. By using these parameter sets for prediction, it is believed that early detection of precursory states can be useful for diagnosis, early treatment, and prevention.

(実施例3)
痙攣陽性薬剤Isoniazidを検体に投与した際の皮質前頭葉の脳波を取得した。検体としてラットを用いた。n=5の検体にビヒクルを投与し、n=4の検体に150mg/kgのIsoniazidを投与し、n=5の検体に300mg/kgのIsoniazidを投与した。ビヒクルを投与した検体には、痙攣発作は見られなかった。150mg/kgのIsoniazidを投与した検体には、痙攣発作は見られなかった。300mg/kgのIsoniazidを投与した検体には、痙攣発作が見られた。
(Example 3)
Electroencephalograms of the corticofrontal lobe were acquired when the convulsion-positive drug Isoniazid was administered to the specimen. Rats were used as specimens. n=5 subjects received vehicle, n=4 subjects received 150 mg/kg Isoniazid, and n=5 subjects received 300 mg/kg Isoniazid. No seizures were observed in subjects receiving vehicle. No seizures were observed in subjects receiving 150 mg/kg Isoniazid. Seizures were seen in subjects receiving 300 mg/kg Isoniazid.

取得された脳波を本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、high-γ波帯について、周波数帯域のバーストパラメータに対するデータを導出した。 The acquired electroencephalograms were analyzed using the computer system 100 of the present invention to derive data for frequency band burst parameters for the high-γ waveband.

図10Cは、この結果を示す。ビヒクルを投与した検体の脳波から導出されたデータはvehicle_ipとラベルされ、150mg/kgのIsoniazidを投与した検体の脳波から導出されたデータは、Iso-1とラベルされ、300mg/kgのIsoniazidを投与した検体の脳波から導出されたデータは、Iso-2とラベルされている。 FIG. 10C shows this result. EEG-derived data for subjects administered vehicle is labeled vehicle_ip, EEG-derived data for subjects administered 150 mg/kg Isoniazid is labeled Iso-1, and 300 mg/kg Isoniazid is labeled Data derived from electroencephalograms of the subjects tested are labeled Iso-2.

この結果から、痙攣発作が見られなかったIso-1では、Spike rate、Burst rate、IBI等のパラメータにおいて、同じく痙攣発作が見られなかったvehicle_ipと分離可能に区別されていることから、これらのパラメータの変化を捉えることで、痙攣前兆の指標とすることができることが分かる。すなわち、これらのパラメータは、high-γ波帯の周波数帯域において、痙攣前兆の状態にあるか否かを予測するための予測パラメータセットとなり得ることが示唆されている。これらのパラメータセットを予測に利用することで、前兆状態を早期に発見して、これを診断および早期治療、予防に役立てることができると考えられる。 From this result, Iso-1, in which seizures were not observed, was separably distinguished from vehicle_ip, in which seizures were not observed, in parameters such as Spike rate, Burst rate, and IBI. It can be seen that by capturing changes in parameters, it can be used as an indicator of a convulsive sign. That is, it has been suggested that these parameters can serve as a predictive parameter set for predicting whether or not there is a preconvulsive state in the frequency band of the high-γ waveband. By using these parameter sets for prediction, it is believed that early detection of precursory states can be useful for diagnosis, early treatment, and prevention.

(実施例4)
10種類の痙攣陽性化合物(4-AP、Isoniazid、Philocarpine、PTZ、Strychnine、Aminophylline、Picrotoxin、Tramadol、Bupropion、Venlafaxine)、3種類の痙攣陰性化合物(Acetaminophen、Amoxicillin、Aspirin)、およびビヒクルを検体に投与した際の皮質前頭葉の脳波を取得した。検体としてラットを用いた。化合物投与後、3時間の脳波を取得した。各化合物は、以下の用量で投与した。
・4-AP (3 mg/kg, ip)
・Isoniazid (150 mg/kg, ip)
・Pilocarpine (150 mg/kg, ip)
・PTZ (30 mg/kg, sc)
・Strychnine (1 mg/kg, sc)
・Aminophyline (100 mg/kg, ip)
・Picrotoxin (5 mg/kg, ip)
・Tramadol (50 mg/kg, ip)
・Bupropion (200 mg/kg, sc)
・Venlafaxine (400 mg/kg, po)
・Acetaminophen (1000, 3000 mg/kg, po)
・Amoxicillin (4000 mg/kg, po)
・Aspirin (3000 mg/kg, po)
痙攣陽性化合物については、潜在的な痙攣リスクを検出することができるかを検討するために、投与しても痙攣に至らない用量で実験を行った。
(Example 4)
10 seizure-positive compounds (4-AP, Isoniazid, Philocapine, PTZ, Strychnine, Aminophylline, Picrotoxin, Tramadol, Bupropion, Venlafaxine), 3 seizure-negative compounds (Acetaminophen, Amoxicillin, Aspirin), and administered vehicle to the specimen. EEG of corticofrontal lobe was obtained. Rats were used as specimens. Electroencephalograms were acquired 3 hours after compound administration. Each compound was administered at the following doses.
・4-AP (3 mg/kg, ip)
- Isoniazid (150 mg/kg, ip)
・Pilocarpine (150 mg/kg, ip)
・PTZ (30 mg/kg, sc)
・Strychnine (1 mg/kg, sc)
・Aminophyline (100 mg/kg, ip)
・Picrotoxin (5 mg/kg, ip)
- Tramadol (50 mg/kg, ip)
- Bupropion (200 mg/kg, sc)
・Venlafaxine (400 mg/kg, po)
- Acetaminophen (1000, 3000 mg/kg, po)
- Amoxicillin (4000 mg/kg, po)
- Aspirin (3000 mg/kg, po)
For convulsion-positive compounds, experiments were conducted at doses that do not lead to convulsions, in order to examine whether a potential convulsive risk can be detected.

取得された脳波を本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、γ波帯およびhigh-γ波帯について、周波数帯域のバーストパラメータに対するデータを導出した。 The acquired electroencephalograms were analyzed using the computer system 100 of the present invention to derive data for frequency band burst parameters for the gamma waveband and the high-gamma waveband.

図10Dは、この結果を示す。各パラメータの値を、ビヒクルを投与したときの値で正規化している。すなわち、各パラメータの値は、ビヒクルを投与したときの値を100%とする割合で示されている。図10Dでは、黒色に向かって濃くなるほどビヒクルを投与したときの値に比べて多いことを示し、白色に向かって薄くなるほどビヒクルを投与したときの値に比べて少ないことを示し、中間の灰色がビヒクルを投与したときの値と同程度であったことを示している。 FIG. 10D shows this result. Values for each parameter are normalized by the value for vehicle administration. That is, the value of each parameter is shown as a percentage with the value when the vehicle is administered as 100%. In FIG. 10D , darker toward black indicates more than the value when vehicle was administered, lighter toward white indicates less than the value when vehicle was administered, and middle gray indicates It shows that it was similar to the value when vehicle was administered.

例えば、γ波帯におけるSpike rate、Burst rate等の単一のパラメータに着目すると、一部の痙攣陽性化合物(例えば、4-AP、Strychnine等)と一部の陰痙攣陰性化合物(Amoxicillin)とを分離可能に区別することができたが、他の痙攣陰性化合物とは区別できなかった。化合物の種類によって、バーストパラメータの変化傾向が異なっており、単一のパラメータに着目しただけでは、潜在的な痙攣リスクの検出が難しいことが示唆されている。 For example, when focusing on a single parameter such as Spike rate and Burst rate in the γ wave band, some spasm positive compounds (e.g., 4-AP, Strychnine, etc.) and some negative spasm compounds (Amoxicillin) It could be separably distinguished, but not from other seizure-negative compounds. It has been suggested that it is difficult to detect potential convulsive risk only by focusing on a single parameter because the change tendency of the burst parameter differs depending on the type of compound.

これに対し、複数のバーストパラメータの組み合わせに着目することで、痙攣陽性化合物と痙攣陰性化合物とを分離可能に区別することができる。例えば、γ波帯におけるSpike rateとバースト間隔のCV値(CV of IBI)とを含むパラメータセットに着目すると、痙攣陽性化合物(4-AP)と全部の陰痙攣陰性化合物とを分離可能に区別することができる。すなわち、γ波帯におけるSpike rateとバースト間隔のCV値(CV of IBI)とが、4-APの痙攣毒性であるか、痙攣陰性であるかを予測するための予測パラメータセットとなり得ることが示唆されている。これらの結果から、その他の予測パラメータセットも導出可能であり得る。 On the other hand, by focusing on a combination of multiple burst parameters, seizure-positive compounds and seizure-negative compounds can be separably distinguished. For example, focusing on a parameter set including the Spike rate in the gamma waveband and the CV value of the burst interval (CV of IBI) separably distinguishes between the seizure-positive compound (4-AP) and all negative seizure-negative compounds. be able to. That is, it is suggested that the Spike rate in the gamma waveband and the CV value of the burst interval (CV of IBI) can be a predictive parameter set for predicting whether 4-AP is convulsive toxicity or convulsiveness. It is Other prediction parameter sets may also be derivable from these results.

(実施例5:従来法との比較)
脳波解析において従来行われているFFTスペクトル強度を痙攣前兆および痙攣発作を検出するために利用する従来法と、本発明のバースト解析を用いて標的の状態を予測する方法とを比較した。
(Example 5: Comparison with conventional method)
A comparison was made between the conventional method of utilizing FFT spectral intensity for detecting seizure precursors and seizures, which is conventionally performed in electroencephalogram analysis, and the method of predicting the target state using burst analysis of the present invention.

ビヒクルおよび3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)を検体に投与した際の脳波を取得した。ここでは、検体としてラットを用いた。痙攣前兆状態を誘発するために、3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)をそれぞれ3mg/kg、150mg/kg、150mg/kg投与した。痙攣発作状態を誘発するために、3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)をそれぞれ6mg/kg、300mg/kg、400mg/kg投与した。薬剤投与前後の一般状態観察記録から、(1)投与前、(2)投与直後(薬剤の効果が表れる前)、(3)痙攣前兆状態、(4)痙攣発作状態に脳波データを分類した。 EEGs were acquired when subjects were administered vehicle and three seizure-positive agents (4-AP, Isoniazid, Pilocarpine). Here, rats were used as specimens. Three seizure-positive agents (4-AP, Isoniazid, Pilocarpine) were administered at 3 mg/kg, 150 mg/kg, and 150 mg/kg, respectively, to induce a proconvulsive state. Three seizure-positive drugs (4-AP, Isoniazid, Pilocarpine) were administered at 6 mg/kg, 300 mg/kg, and 400 mg/kg, respectively, to induce a seizure state. Based on the general condition observation records before and after drug administration, electroencephalogram data were classified into (1) before administration, (2) immediately after administration (before drug effects appear), (3) preconvulsive state, and (4) convulsive seizure state.

従来法では、分類した脳波データのそれぞれに対して、FFT(高速フーリエ変換)を行い、周波数スペクトルを算出した。算出された周波数スペクトルのうち、4~200Hz帯の周波数スペクトルについて、スペクトル強度の合計値を算出した。薬剤投与前のデータから得られた周波数スペクトルのスペクトル強度の合計値を100%として、各スペクトル強度の合計値を正規化した。 In the conventional method, FFT (Fast Fourier Transform) is performed on each of the classified electroencephalogram data to calculate the frequency spectrum. Of the calculated frequency spectra, the total spectral intensity was calculated for the frequency spectrum in the 4-200 Hz band. The sum of spectral intensities of frequency spectra obtained from data before drug administration was set to 100%, and the sum of spectral intensities was normalized.

本発明のバースト解析を用いて標的の状態を予測する方法では、取得された脳波のそれぞれを本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、γ波帯(30~50Hz)について、周波数帯域のバーストパラメータに対するデータを導出した。具体的には、取得された脳波を複数の周波数帯に分割し、γ波帯(30~50Hz)について、波形データ中のスパイクを検出することによりスパイクデータを取得した。次いで、スパイクデータ中のバーストを検出し、検出されたバーストに基づいて、バーストパラメータに対するデータを導出した。本実施例では、複数のバーストパラメータのうち、バースト間隔(IBI)、最大振幅間隔(IPI)、バースト内スパイク数(Spikes in burst)に対するデータを導出した。 In the method of predicting the state of a target using burst analysis of the present invention, each acquired electroencephalogram is analyzed using the computer system 100 of the present invention, and bursts of frequency bands for the gamma wave band (30 to 50 Hz) Data were derived for the parameters. Specifically, the acquired electroencephalogram was divided into a plurality of frequency bands, and spike data was acquired by detecting spikes in the waveform data for the gamma wave band (30 to 50 Hz). We then detected bursts in the spike data and derived data for burst parameters based on the detected bursts. In this example, among multiple burst parameters, data were derived for the burst interval (IBI), the maximum amplitude interval (IPI), and the number of spikes in burst.

導出されたデータを利用して、ビヒクル投与時、痙攣前兆状態、痙攣発作状態でのバーストパラメータに対するデータを比較することで、痙攣前兆状態および痙攣発作状態の検出を試みた(実験1)。 Using the derived data, an attempt was made to detect the proconvulsant state and the seizure state by comparing the data for the burst parameters during vehicle administration, the proconvulsive state, and the seizure state (Experiment 1).

さらに、ビヒクル投与直後のデータおよびビヒクル投与後60分のデータから導出されたバーストパラメータに対するデータを比較することで、ビヒクル投与によるバーストパラメータへの影響を調査した(実験2)。 Furthermore, the effect of vehicle administration on burst parameters was investigated by comparing data on burst parameters derived from data immediately after vehicle administration and data 60 minutes after vehicle administration (Experiment 2).

図11は、従来法による結果を示す図である。 FIG. 11 shows the results of the conventional method.

図11(a)は、ビヒクルの投与直後および投与後60分の結果、ならびに、3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)をそれぞれ3mg/kg、150mg/kg、150mg/kg投与したときの投与直後および痙攣前兆時の結果を示し、図11(b)は、ビヒクルの投与直後および投与後60分の結果、ならびに、3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)をそれぞれ6mg/kg、300mg/kg、400mg/kg投与したときの投与直後および痙攣発作時の結果を示す。図11(c)は、3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)をそれぞれ3mg/kg、150mg/kg、150mg/kg投与したときの痙攣前兆時の結果を示し、3つの痙攣陽性薬剤(4-AP、Isoniazid、Pilocarpine)をそれぞれ6mg/kg、300mg/kg、400mg/kg投与したときの痙攣発作時の結果を示す。各図において、縦軸が投与前のスペクトル強度で正規化されたスペクトル強度を示し、横軸がラベルを示している。図11(a)および図11(b)では、投与直後の結果と投与後60分の結果との間、および、投与直後の結果と痙攣前兆時の結果との間に有意差があったか否かが示されている。「*」は有意差があったことを示し、「N.S.」は有意差がなかったことを示している。図11(c)および図11(d)では、痙攣前兆時の結果とビヒクル投与直後の結果との間に有意差があったか否かが示されている。「*」は有意差があったことを示し、「N.S.」は有意差がなかったことを示している。 FIG. 11(a) shows the results immediately after and 60 minutes after administration of vehicle and three seizure-positive agents (4-AP, Isoniazid, Pilocarpine) administered at 3 mg/kg, 150 mg/kg, and 150 mg/kg, respectively. FIG. 11(b) shows results immediately after and 60 minutes after administration of vehicle and three seizure-positive agents (4-AP, Isoniazid, Pilocarpine), respectively. Results are shown immediately after administration and at the time of convulsive seizure when 6 mg/kg, 300 mg/kg and 400 mg/kg were administered. FIG. 11(c) shows the results at the onset of convulsions when three seizure-positive drugs (4-AP, Isoniazid, Pilocarpine) were administered at 3 mg / kg, 150 mg / kg, and 150 mg / kg, respectively. The results of convulsive seizures when 6 mg/kg, 300 mg/kg and 400 mg/kg of drugs (4-AP, Isoniazid and Pilocarpine) were administered are shown. In each figure, the vertical axis indicates the spectral intensity normalized by the spectral intensity before administration, and the horizontal axis indicates the label. Figures 11(a) and 11(b) show whether there was a significant difference between the results immediately after administration and the results 60 minutes after administration, and between the results immediately after administration and the results at the onset of convulsions. It is shown. "*" indicates that there was a significant difference, and "NS" indicates that there was no significant difference. Figures 11(c) and 11(d) show whether there was a significant difference between the pre-seizure results and the results immediately after vehicle administration. "*" indicates that there was a significant difference, and "NS" indicates that there was no significant difference.

図11(c)および図11(d)から見て取れるように、痙攣前兆時および痙攣発作時の両方において、ビヒクル投与直後の結果と有意差が認められない薬剤が存在した。有意差が認められない薬剤では、ビヒクル投与時と痙攣前兆時および痙攣発作時とを区別できなかった。従来法は、広範な薬剤に対して痙攣前兆状態および痙攣発作状態を検出するためには、不適であることが分かる。 As can be seen from FIGS. 11(c) and 11(d), there were drugs that did not differ significantly from the results immediately after vehicle administration both during preconvulsive and seizure. Drugs with no significant difference could not distinguish between vehicle administration and preconvulsive and seizure times. Conventional methods prove inadequate for detecting preconvulsive and seizure states for a wide range of drugs.

図11(a)および図11(b)から見て取れるように、ビヒクル投与直後の結果と、ビヒクル投与後60分の結果との間に有意差が認められている。従来法は、安定した評価系とはなっていないことが分かる。 As can be seen from Figures 11(a) and 11(b), there is a significant difference between the results immediately after vehicle administration and the results 60 minutes after vehicle administration. It can be seen that the conventional method is not a stable evaluation system.

図12Aおよび図12Bは、本発明のバースト解析を用いて標的の状態を予測する方法による結果を示す。 Figures 12A and 12B show results from a method of predicting target states using burst analysis of the present invention.

図12Aは、実験1についての結果を示す。図12A(a)は、4-APを投与した際のIBIをビヒクルを投与した際のIBIと比較したグラフであり、ビヒクルを投与した際のIBIを100%として正規化されている。縦軸がIBIを示し、横軸がラベルを示している。図12A(b)は、Isoniazidを投与した際のIPIをビヒクルを投与した際のIPIと比較したグラフであり、ビヒクルを投与した際のIPIを100%として正規化されている。縦軸がIPIを示し、横軸がラベルを示している。図12A(c)は、Pilocarpineを投与した際のバースト内スパイク数(Spikes in burst)をビヒクルを投与した際のバースト内スパイク数と比較したグラフであり、ビヒクルを投与した際のバースト内スパイク数を100%として正規化されている。縦軸がバースト内スパイク数を示し、横軸がラベルを示している。図12Aでは、痙攣前兆時の結果および痙攣発作時の結果とビヒクル投与時の結果との間に有意差があったことが示されている。「*」はp<0.05で有意差があったことを示し、「**」はp<0.01で有意差があったことを示している。 FIG. 12A shows the results for Experiment 1. FIG. 12A(a) is a graph comparing IBI upon administration of 4-AP to IBI upon administration of vehicle, normalized to IBI upon administration of vehicle as 100%. The vertical axis indicates the IBI, and the horizontal axis indicates the label. FIG. 12A(b) is a graph comparing IPI upon administration of Isoniazid to IPI upon administration of vehicle, normalized to IPI upon administration of vehicle as 100%. The vertical axis indicates IPI, and the horizontal axis indicates labels. FIG. 12A(c) is a graph comparing the number of spikes in burst upon administration of Pilocarpine with the number of spikes in burst upon administration of vehicle. is normalized as 100%. The vertical axis indicates the number of spikes within a burst, and the horizontal axis indicates the label. FIG. 12A shows that there was a significant difference between the preconvulsive and seizure results and the vehicle administration results. "*" indicates a significant difference at p<0.05 and "**" indicates a significant difference at p<0.01.

図12Aから見て取れるように、4-AP、Isoniazid、Pilocarpineのそれぞれについて、ビヒクル投与時の結果と、痙攣前兆時の結果および痙攣発作時の結果との間に有意差が認められたことから、バースト解析によって得られたバーストパラメータによれば、3つの痙攣陽性薬剤のそれぞれにおいて、痙攣前兆状態および痙攣発作状態の検出が可能であった。すなわち、本発明のバースト解析を用いて標的の状態を予測する方法は、広範な薬剤に対して痙攣前兆状態および痙攣発作状態を検出することができる点で、従来法よりも有利であると言える。 As can be seen from FIG. 12A, for each of 4-AP, Isoniazid, and Pilocarpine, there was a significant difference between the results of vehicle administration and the results during aura and seizures, indicating that burst The burst parameters obtained from the analysis allowed detection of proconvulsive and seizure states for each of the three seizure-positive agents. That is, it can be said that the method of predicting the target state using burst analysis of the present invention is more advantageous than conventional methods in that it can detect preconvulsive states and seizure states for a wide range of drugs. .

また、従来法ではパラメータがスペクトル強度のみであるのに対して、バースト解析では例えば12種類以上のバーストパラメータを例えば5種類以上の周波数帯について算出することが可能であることから、痙攣前兆状態および痙攣発作状態の検出感度が優れていると言える。さらに、本発明のバースト解析を用いて標的の状態を予測する方法では、多量のパラメータを用いた広範な対象化合物の作用機序推定、および、同一パラメータを用いた培養神経細胞との比較も可能である。これらの点においても、従来法よりも有利であると言える。 In addition, in the conventional method, the parameter is only the spectral intensity, but in the burst analysis, for example, 12 or more types of burst parameters can be calculated for, for example, 5 or more frequency bands. It can be said that the detection sensitivity of the seizure state is excellent. Furthermore, in the method of predicting the target state using burst analysis of the present invention, it is possible to estimate the mechanism of action of a wide range of target compounds using a large number of parameters, and to compare cultured neurons using the same parameters. is. From these points as well, it can be said that the method is more advantageous than the conventional method.

図12Bは、実験2についての結果を示す。図12B(a)は、ビヒクル投与直後のデータから導出されたIBIとビヒクル投与後60分のデータから導出されたIBIとを比較したグラフである。縦軸がIPIを示し、横軸がラベルを示している。図12B(b)は、ビヒクル投与直後のデータから導出されたIPIとビヒクル投与後60分のデータから導出されたIPIとを比較したグラフである。縦軸がIPIを示し、横軸がラベルを示している。図12B(c)は、ビヒクル投与直後のデータから導出されたバースト内スパイク数とビヒクル投与後60分のデータから導出されたバースト内スパイク数とを比較したグラフである。縦軸がバースト内スパイク数を示し、横軸がラベルを示している。図12B(a)~図12B(c)では、ビヒクル投与直後の結果とビヒクル投与後60分の結果との間に有意差があったか否かが示されており、「N.S.」は有意差がなかったことを示している。図12B(a)~図12B(c)から見て取れるように、ビヒクル投与直後の結果と、ビヒクル投与後60分の結果との間に有意差は認められなかった。本発明のバースト解析を用いて標的の状態を予測する方法は、安定した評価系となっており、この点でも、従来法よりも有利であると言える。 FIG. 12B shows the results for Experiment 2. FIG. 12B(a) is a graph comparing IBI derived from data immediately after vehicle administration and IBI derived from data 60 minutes after vehicle administration. The vertical axis indicates IPI, and the horizontal axis indicates labels. FIG. 12B(b) is a graph comparing IPI derived from data immediately after vehicle administration and IPI derived from data 60 minutes after vehicle administration. The vertical axis indicates IPI, and the horizontal axis indicates labels. FIG. 12B(c) is a graph comparing the number of intra-burst spikes derived from data immediately after vehicle administration and the number of intra-burst spikes derived from data 60 minutes after vehicle administration. The vertical axis indicates the number of spikes within a burst, and the horizontal axis indicates the label. Figures 12B(a)-12B(c) show whether there was a significant difference between the results immediately after vehicle administration and the results 60 minutes after vehicle administration, where "NS" indicates significant. indicates that there was no difference. As can be seen from Figures 12B(a) to 12B(c), no significant difference was observed between the results immediately after vehicle administration and the results 60 minutes after vehicle administration. The method of predicting the state of the target using the burst analysis of the present invention is a stable evaluation system, and it can be said that this point is also more advantageous than the conventional method.

(実施例6)
5種類の痙攣陽性化合物(4-AP、Isoniazid、Philocarpine、PTZ、Strychnine)および3種類の痙攣陰性化合物(Acetaminophen、Amoxicillin、Aspirin)を検体に投与した際の皮質前頭葉の脳波を取得した。検体としてラットを用いた。化合物投与後、3時間の脳波を取得した。各化合物は、以下の用量で投与した。
・4-AP (3 mg/kg, ip)
・Isoniazid (150 mg/kg, ip)
・Pilocarpine (150 mg/kg, ip)
・PTZ (30 mg/kg, sc)
・Strychnine (1 mg/kg, sc)
・Acetaminophen (1000mg/kg, 3000 mg/kg, po)
・Amoxicillin (4000 mg/kg, po)
・Aspirin (3000 mg/kg, po)
痙攣陽性化合物については、潜在的な痙攣リスクを検出することができるかを検討するために、投与しても痙攣に至らない用量で実験を行った。上記のとおり、Acetaminophenは、2通りの用量で実験を行った。
(Example 6)
Five types of seizure-positive compounds (4-AP, Isoniazid, Philocapine, PTZ, Strychnine) and three types of seizure-negative compounds (Acetaminophen, Amoxicillin, Aspirin) were administered to subjects, and electroencephalograms of the corticofrontal lobe were obtained. Rats were used as specimens. Electroencephalograms were acquired 3 hours after compound administration. Each compound was administered at the following doses.
・4-AP (3 mg/kg, ip)
- Isoniazid (150 mg/kg, ip)
・Pilocarpine (150 mg/kg, ip)
・PTZ (30 mg/kg, sc)
・Strychnine (1 mg/kg, sc)
- Acetaminophen (1000 mg/kg, 3000 mg/kg, po)
- Amoxicillin (4000 mg/kg, po)
- Aspirin (3000 mg/kg, po)
For convulsion-positive compounds, experiments were conducted at doses that do not lead to convulsions, in order to examine whether a potential convulsive risk can be detected. As above, acetaminophen was tested at two doses.

取得された脳波を本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、γ波帯の3つのバーストパラメータ(バースト期間(Duration)、バースト内最大振幅のCV値(CV of Peak amplitude)、最大振幅間隔のCV値(CV of IPI))およびhigh-γ波帯の2つのバーストパラメータ(発火頻度(Spike rate)、バースト頻度(Burst rate))の計5個のバーストパラメータに対するデータを導出した。導出されたデータを用いて、主成分分析を行った。 The acquired electroencephalograms are analyzed using the computer system 100 of the present invention, and the three burst parameters of the gamma wave band (burst duration (Duration), CV value of maximum amplitude in burst (CV of Peak amplitude), maximum amplitude interval Data were derived for a total of five burst parameters: the CV value (CV of IPI) and two burst parameters in the high-γ waveband (Spike rate, Burst rate). A principal component analysis was performed using the derived data.

主成分分析を行うことで、第1主成分(PC1)および第2主成分(PC2)の負荷量(Loading)が以下のとおり、得られた。

Figure 0007138995000002
By performing principal component analysis, the loading of the first principal component (PC1) and the second principal component (PC2) was obtained as follows.
Figure 0007138995000002

図13Aは、主成分分析で得られた負荷量に基づいて、第1主成分軸および第2主成分軸を有する2次元平面に各化合物のデータをプロットした結果を示す。 FIG. 13A shows the results of plotting data for each compound on a two-dimensional plane having a first principal component axis and a second principal component axis, based on loadings obtained by principal component analysis.

図13Aに示されるように、5種類の痙攣陽性化合物は、第3象限および第4象限に分布した一方で、3種類の痙攣陰性化合物は、第1象限および第2象限に分布した。特に、3つの痙攣陰性化合物は、その平均値周りに1標準偏差分の範囲(SD範囲)および2標準偏差分の範囲(2SD範囲)を取ると、すべての痙攣陰性化合物が2SD範囲内に含まれた。このように、5つのバーストパラメータを用いた主成分分析を行うことで、痙攣陽性化合物と痙攣陰性化合物とを分離することができた。さらに、この結果から、プロットしたデータが2SD範囲内に含まれるか否かを判定することで、痙攣陰性化合物であるか否かを推定することができる可能性が示唆された。すなわち、痙攣に至っていない脳波波形を解析した結果から導出される基準を用いて、痙攣陽性化合物を予測することができる可能性が示唆された。 As shown in FIG. 13A, 5 seizure-positive compounds were distributed in the 3rd and 4th quadrants, while 3 seizure-negative compounds were distributed in the 1st and 2nd quadrants. In particular, the three seizure-negative compounds are ranged one standard deviation (SD range) and two standard deviations (2SD range) around their mean, with all seizure-negative compounds included within the 2SD range. was Thus, the seizure-positive compound and the seizure-negative compound could be separated by performing the principal component analysis using the five burst parameters. Furthermore, this result suggested the possibility of being able to estimate whether or not the compound is a seizure-negative compound by determining whether or not the plotted data is within the 2SD range. In other words, it was suggested that a seizure-positive compound could be predicted using criteria derived from the results of analysis of electroencephalogram waveforms that did not lead to seizures.

この示唆を実証するために、追加の実験を行った。5種類の追加の化合物(Aminophyline、Picrotoxin、Tramadol、Venlafaxine、Bupropion)をラットに投与した。各化合物は、以下の用量で投与した。
・Aminophyline (100 mg/kg, ip)
・Picrotoxin (5 mg/kg, ip)
・Tramadol (50 mg/kg, ip)
・Venlafaxine (400 mg/kg, po)
・Bupropion (200 mg/kg, sc)
潜在的な痙攣リスクを検出することができるかを検討するために、投与しても痙攣に至らない用量で実験を行った。
Additional experiments were performed to substantiate this suggestion. Five additional compounds (Aminophyline, Picrotoxin, Tramadol, Venlafaxine, Bupropion) were administered to rats. Each compound was administered at the following doses.
・Aminophyline (100 mg/kg, ip)
・Picrotoxin (5 mg/kg, ip)
- Tramadol (50 mg/kg, ip)
・Venlafaxine (400 mg/kg, po)
- Bupropion (200 mg/kg, sc)
In order to examine whether it is possible to detect a potential convulsive risk, an experiment was conducted at a dose that does not lead to convulsions.

取得された脳波を本発明のコンピュータシステム100を用いて解析し、得られたバーストパラメータのデータのそれぞれを主成分解析して同一の平面状にプロットした。 The acquired electroencephalograms were analyzed using the computer system 100 of the present invention, and principal component analysis was performed on each of the burst parameter data obtained, and plotted on the same plane.

図13Bは、追加の実験の結果を示す。5種類の追加の化合物のうち4種類の化合物が、2SD範囲の外にプロットされた。この結果から、4種類の追加の化合物が痙攣陽性として判定された。実際には、これらの5種類の痙攣化合物は、すべて痙攣陽性化合物として知られており、4種類の化合物については、痙攣リスクを正しく判定することができたといえる。はじめの5種類の痙攣陽性化合物と追加の4種類の痙攣陽性化合物の計9種類の痙攣陽性化合物について、痙攣リスクを正しく判定することができた。 FIG. 13B shows the results of additional experiments. Four of the five additional compounds plotted outside the 2SD range. From this result, four additional compounds were judged positive for seizures. In fact, these five types of seizure compounds are all known as seizure-positive compounds, and it can be said that seizure risk could be correctly determined for four types of compounds. The seizure risk could be correctly determined for a total of nine seizure-positive compounds, the first five seizure-positive compounds and the additional four seizure-positive compounds.

この実験により、痙攣に至っていない脳波波形を解析した結果から導出される基準を用いて、概ね高い精度で、化合物を分離できたことが分かる。すなわち、痙攣発作に至らない脳波波形を用いて、潜在的な痙攣リスクを検出する新しい評価手法を確立できる可能性が示唆された。この手法は、被検体に与える負荷を少なくすることができる点で好ましいと考えられる。 From this experiment, it can be seen that the compounds could be separated with generally high accuracy using the criteria derived from the results of analysis of electroencephalogram waveforms that did not lead to convulsions. In other words, it was suggested that it may be possible to establish a new evaluation method for detecting potential seizure risk using electroencephalogram waveforms that do not lead to seizures. This method is considered preferable in that it can reduce the load on the subject.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。 The invention is not limited to the embodiments described above. It is understood that the invention is to be construed in scope only by the claims. It is understood that a person skilled in the art can implement an equivalent range from the description of specific preferred embodiments of the present invention based on the description of the present invention and common technical knowledge.

本発明は、標的の状態を予測することに利用可能なバースト解析を行う方法を提供し、また、バースト解析を用いて標的の状態を予測する方法等を提供するものとして有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a burst analysis method that can be used to predict the state of a target, and is useful as a method of predicting the state of a target using burst analysis.

100 コンピュータシステム
110 受信手段
120 プロセッサ
130 メモリ
140 出力手段
200 データベース部
100 Computer System 110 Receiving Means 120 Processor 130 Memory 140 Outputting Means 200 Database Unit

Claims (13)

脳から取得された波形データに対して定量的な解析を行うために、前記波形データに対してバースト解析を行う方法であって、
前記波形データを複数の周波数帯に分割する工程と、
前記複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する工程と、
前記取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する工程であって、前記バーストを検出する工程は、
前記取得されたスパイクデータから平均スパイク間隔(平均ISI)を算出することと、
前記平均ISI以下のISIを有する連続する複数のスパイクの各々をバースト候補として特定することと、
前記バースト候補の末尾スパイクを先頭スパイク方向に変更しながら、それぞれバースト候補のPoisson surpriseを計算し、前記Poisson surpriseが最大となるスパイクを前記バーストの末尾として決定することと、
前記バースト候補の先頭スパイクを末尾スパイク方向に変更しながら、それぞれバースト候補のPoisson surpriseを計算し、前記Poisson surpriseが最大となるスパイクを前記バーストの先頭として決定することと
を含む、工程と、
前記検出されたバーストに基づいて各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出する工程と
を含む方法。
A method of performing burst analysis on the waveform data in order to quantitatively analyze the waveform data acquired from the brain,
dividing the waveform data into a plurality of frequency bands;
acquiring spike data for each frequency band by detecting spikes in waveform data for each of the plurality of frequency bands;
detecting bursts in the acquired spike data , wherein detecting the bursts comprises:
calculating an average spike interval (average ISI) from the acquired spike data;
identifying each of a plurality of consecutive spikes having an ISI less than or equal to the average ISI as a burst candidate;
calculating the Poisson surprise of each burst candidate while changing the tail spike of the burst candidate toward the head spike direction, and determining the spike with the maximum Poisson surprise as the tail of the burst;
calculating the Poisson surprise of each burst candidate while changing the leading spike of the burst candidate to the trailing spike direction, and determining the spike with the maximum Poisson surprise as the leading spike of the burst;
a step comprising
deriving data for burst parameters for each frequency band based on the detected bursts.
前記複数の周波数に分割する工程は、前記波形データを約5~約8Hzのθ波帯、約8~約14Hzのα波帯、約15~約30Hzのβ波帯、約30~約50Hzのγ波帯、および、約70~約150Hzのhigh-γ波帯を含む少なくとも5つの帯域に分割することを含む、請求項1に記載の方法。 The step of dividing the waveform data into a plurality of frequency bands includes a θ wave band of about 5 to about 8 Hz, an α wave band of about 8 to about 14 Hz, a β wave band of about 15 to about 30 Hz, and about 30 to about 50 Hz. and a high-gamma band from about 70 to about 150 Hz. 前記スパイクを検出することは、所定時間幅を有するスパイクを検出することを含み、
前記所定時間幅は、前記分割された周波数帯の代表周波数の逆数である、請求項1または請求項2に記載の方法。
detecting the spike includes detecting a spike having a predetermined duration;
3. The method according to claim 1, wherein said predetermined time duration is the reciprocal of a representative frequency of said divided frequency band.
前記バーストパラメータは、発火頻度、バースト頻度、バースト間隔、バースト期間、バースト内スパイク数、バースト内最大振幅、最大振幅間隔、バースト間隔のCV値、バースト期間のCV値、バースト内スパイク数のCV値、バースト内最大振幅のCV値、または、最大振幅間隔のCV値を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 The burst parameters include firing frequency, burst frequency, burst interval, burst duration, number of spikes within burst, maximum amplitude within burst, maximum amplitude interval, CV value of burst interval, CV value of burst duration, CV value of number of spikes within burst. , the CV value of the maximum amplitude within a burst, or the CV value of the maximum amplitude interval. 前記バーストパラメータは、バースト内最大振幅のCV値、または、最大振幅間隔のCV値を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 1 to 3, wherein said burst parameter comprises a CV value of maximum amplitude within a burst or a CV value of maximum amplitude interval. 標的の状態の予測方法であって、前記方法は、プロセッサを備えるコンピュータシステムにおいて実行され、前記方法は、
前記プロセッサが、第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データを受信する工程と、
前記プロセッサが、第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを受信する工程と、
前記プロセッサが、請求項1~のいずれか一項に記載の方法に従って前記第1の波形データおよび前記第2の波形データから導出されるバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する工程と、
前記プロセッサが、前記標的の脳から取得された標的波形データから、前記予測パラメータセットに基づいて前記状態を予測する工程と
を包含する、方法。
A method of predicting a state of a target, said method being executed in a computer system comprising a processor, said method comprising:
the processor receiving first waveform data obtained from the brain of a subject having a first condition;
the processor receiving second waveform data obtained from the brain of a subject having a second condition;
The processor performs multivariate analysis on burst parameter data combinations derived from the first waveform data and the second waveform data according to the method of any one of claims 1 to 5 . , identifying a prediction parameter set;
said processor predicting said state based on said prediction parameter set from target waveform data obtained from said target brain.
前記プロセッサが、第3の状態を有する対象の脳から取得された第3の波形データを得る工程をさらに備え、
前記予測パラメータセットを特定する工程は、前記第1の波形データ、前記第2の波形データ、および前記第3の波形データの多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する工程を含む、請求項に記載の方法。
further comprising the processor obtaining third waveform data obtained from the brain of the subject having a third condition ;
3. The step of identifying the predictive parameter set comprises performing a multivariate analysis of the first waveform data, the second waveform data, and the third waveform data to identify a predictive parameter set. 6. The method according to 6.
前記第1の状態は、所定の症状を有している状態であり、
前記第2の状態は、前記所定の症状を有していない状態であり、
前記第3の状態は、前記所定の症状の前兆を有している状態であり、
前記予測パラメータセットは、前記第1の状態と前記第2の状態と前記第3の状態とを分離可能なパラメータの組み合わせを含む、請求項に記載の方法。
The first state is a state having a predetermined symptom,
The second state is a state that does not have the predetermined symptom,
The third state is a state having a precursor of the predetermined symptom,
8. The method of claim 7 , wherein the predictive parameter set comprises a combination of parameters capable of separating the first, second and third states.
前記所定の症状は、痙攣の症状である、請求項に記載の方法。 9. The method of claim 8 , wherein the predetermined symptom is a convulsive symptom. 脳から取得された波形データに対して定量的な解析を行うために、前記波形データに対してバースト解析を行うためのコンピュータシステムであって、
前記波形データを複数の周波数帯に分割する分割手段と、
前記複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する取得手段と、
前記取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する検出手段であって、前記検出手段は、
前記取得されたスパイクデータから平均スパイク間隔(平均ISI)を算出することと、
前記平均ISI以下のISIを有する連続する複数のスパイクの各々をバースト候補として特定することと、
前記バースト候補の末尾スパイクを先頭スパイク方向に変更しながら、それぞれバースト候補のPoisson surpriseを計算し、前記Poisson surpriseが最大となるスパイクを前記バーストの末尾として決定することと、
前記バースト候補の先頭スパイクを末尾スパイク方向に変更しながら、それぞれバースト候補のPoisson surpriseを計算し、前記Poisson surpriseが最大となるスパイクを前記バーストの先頭として決定することと
を行うように構成されている、検出手段と、
前記検出されたバーストに基づいて各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出する導出手段と
を備えるコンピュータシステム。
A computer system for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain in order to perform quantitative analysis on the waveform data ,
dividing means for dividing the waveform data into a plurality of frequency bands;
Acquisition means for acquiring spike data in each frequency band by detecting a spike in waveform data in each frequency band of the plurality of frequency bands;
detection means for detecting bursts in the acquired spike data, the detection means comprising:
calculating an average spike interval (average ISI) from the acquired spike data;
identifying each of a plurality of consecutive spikes having an ISI less than or equal to the average ISI as a burst candidate;
calculating the Poisson surprise of each burst candidate while changing the tail spike of the burst candidate toward the head spike direction, and determining the spike with the maximum Poisson surprise as the tail of the burst;
calculating the Poisson surprise of each burst candidate while changing the leading spike of the burst candidate to the trailing spike direction, and determining the spike with the maximum Poisson surprise as the leading spike of the burst;
a detection means configured to perform
derivation means for deriving data for burst parameters for each frequency band based on said detected bursts.
脳から取得された波形データに対して定量的な解析を行うために、前記波形データに対してバースト解析を行うためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるコンピュータシステムにおいて実行され、前記プログラムは、
前記波形データを複数の周波数帯に分割する工程と、
前記複数の周波数帯の各周波数帯の波形データ中のスパイクを検出することにより、各周波数帯のスパイクデータを取得する工程と、
前記取得されたスパイクデータ中のバーストを検出する工程であって、前記バーストを検出する工程は、
前記取得されたスパイクデータから平均スパイク間隔(平均ISI)を算出することと、
前記平均ISI以下のISIを有する連続する複数のスパイクの各々をバースト候補として特定することと、
前記バースト候補の末尾スパイクを先頭スパイク方向に変更しながら、それぞれバースト候補のPoisson surpriseを計算し、前記Poisson surpriseが最大となるスパイクを前記バーストの末尾として決定することと、
前記バースト候補の先頭スパイクを末尾スパイク方向に変更しながら、それぞれバースト候補のPoisson surpriseを計算し、前記Poisson surpriseが最大となるスパイクを前記バーストの先頭として決定することと
を含む、工程と、
前記検出されたバーストに基づいて各周波数帯のバーストパラメータに対するデータを導出する工程と
を含む処理を前記プロセッサに行わせる、プログラム。
A program for performing burst analysis on waveform data acquired from the brain in order to perform quantitative analysis on the waveform data, the program being executed in a computer system comprising a processor, The program
dividing the waveform data into a plurality of frequency bands;
acquiring spike data for each frequency band by detecting spikes in waveform data for each of the plurality of frequency bands;
detecting bursts in the acquired spike data , wherein detecting the bursts comprises:
calculating an average spike interval (average ISI) from the acquired spike data;
identifying each of a plurality of consecutive spikes having an ISI less than or equal to the average ISI as a burst candidate;
calculating the Poisson surprise of each burst candidate while changing the tail spike of the burst candidate toward the head spike direction, and determining the spike with the maximum Poisson surprise as the tail of the burst;
calculating the Poisson surprise of each burst candidate while changing the leading spike of the burst candidate to the trailing spike direction, and determining the spike with the maximum Poisson surprise as the leading spike of the burst;
a step comprising
deriving data for burst parameters for each frequency band based on the detected bursts.
標的の状態を予測するためのコンピュータシステムであって、
第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データと第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データとを受信する受信手段と、
請求項1~のいずれか一項に記載の方法に従って前記第1の波形データおよび前記第2の波形データから導出されるバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する特定手段と、
前記標的の脳から取得された標的波形データから、前記予測パラメータセットに基づいて前記状態を予測する予測手段と
を備えるコンピュータシステム。
A computer system for predicting the state of a target, comprising:
receiving means for receiving first waveform data obtained from the brain of a subject having a first state and second waveform data obtained from the brain of a subject having a second state;
Multivariate analysis is performed on a combination of burst parameter data derived from the first waveform data and the second waveform data according to the method according to any one of claims 1 to 5 , and a prediction parameter set identifying means for identifying
a prediction means for predicting said state based on said prediction parameter set from target waveform data obtained from said target's brain.
標的の状態を予測するためのプログラムであって、前記プログラムは、プロセッサを備えるコンピュータシステムにおいて実行され、前記プログラムは、
第1の状態を有する対象の脳から取得された第1の波形データを得る工程と、
第2の状態を有する対象の脳から取得された第2の波形データを得る工程と、
請求項1~のいずれか一項に記載の方法に従って前記第1の波形データおよび前記第2の波形データから導出されるバーストパラメータのデータの組み合わせに対して多変量解析を行い、予測パラメータセットを特定する工程と、
前記標的の脳から取得された標的波形データから、前記予測パラメータセットに基づいて前記状態を予測する工程と
を含む処理を前記プロセッサに行わせる、プログラム。
A program for predicting the state of a target, said program being executed in a computer system comprising a processor, said program comprising:
obtaining first waveform data acquired from the brain of a subject having a first condition;
obtaining second waveform data obtained from the brain of a subject having a second condition;
Multivariate analysis is performed on a combination of burst parameter data derived from the first waveform data and the second waveform data according to the method according to any one of claims 1 to 5 , and a prediction parameter set a step of identifying
predicting the state based on the prediction parameter set from the target waveform data obtained from the brain of the target.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099600A1 (en) 2010-02-15 2011-08-18 国立大学法人九州大学 Peak frequency measurement system for subject-state analyzing signal
US20110307079A1 (en) 2010-04-29 2011-12-15 Board Of Trustees Of Michigan State University, The Multiscale intra-cortical neural interface system
US20120245481A1 (en) 2011-02-18 2012-09-27 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Method for automatic, unsupervised classification of high-frequency oscillations in physiological recordings
US20180333558A1 (en) 2017-05-18 2018-11-22 Advanced Brain Monitoring, Inc. Systems and methods for detecting and managing physiological patterns
JP2020051968A (en) 2018-09-28 2020-04-02 学校法人東北工業大学 Method, computer system, and program for predicting characteristics of target

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011099600A1 (en) 2010-02-15 2011-08-18 国立大学法人九州大学 Peak frequency measurement system for subject-state analyzing signal
US20110307079A1 (en) 2010-04-29 2011-12-15 Board Of Trustees Of Michigan State University, The Multiscale intra-cortical neural interface system
US20120245481A1 (en) 2011-02-18 2012-09-27 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Method for automatic, unsupervised classification of high-frequency oscillations in physiological recordings
US20180333558A1 (en) 2017-05-18 2018-11-22 Advanced Brain Monitoring, Inc. Systems and methods for detecting and managing physiological patterns
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