JP7392050B2 - 人間の脳の知覚負荷及び刺激知覚のレベルを決定するシステム及び方法 - Google Patents
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Description
知覚負荷を、代謝活性の測定された変化の関数として決定するステップと、
を備える。
第1の期間において、人間が既定のタスクを実行することに応答して、人間の脳を第1のタイプの既定の刺激に暴露し、これによって、人間の脳に知覚負荷を誘導するステップと、
第2の期間において、人間の脳を、第1のタイプの既定の刺激及び人間の脳によって知覚することができる第2のタイプの既定の刺激に暴露するステップと、
第1の期間及び第2の期間の人間の脳の代謝活性を、機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置を用いて測定するステップと、
第2のタイプの刺激の知覚のレベルを、第1の期間に関連する第2の期間の代謝活性の測定された変化の関数として決定するステップと、
を備える。
人間の脳の代謝活性の変化を測定するように構成された機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置と、
知覚負荷を代謝活性の測定された変化に基づいて決定する制御装置と、
を備える。
第1の期間及び第2の期間の人間によって実行される既定の(又は所定の)タスクを生成及び/又は人間によって実行される既定の(又は所定の)タスクを検知し、
第2の期間の人間の脳によって感知される既定の(又は所定の)刺激を生成及び/又は検知するように構成された生成及び/又は検知装置と、
第1の期間及び第2の期間の人間の脳の代謝活性を測定するように構成された機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置と、
刺激の知覚のレベルを、第1の期間に関連する第2の期間の代謝活性の測定された変化の関数として決定する制御装置と、
を備える。
本明細書に開示される発明は以下を含む。
[態様1]
人間の脳の知覚負荷を決定する方法であって、
前記知覚負荷は、人間によって実行される既定のタスクによって誘導され、
前記タスクが実行される間に人間の脳の代謝活性を、機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置を用いて測定するステップと、
前記知覚負荷を、前記代謝活性の測定された変化の関数として決定するステップと、
を備える方法。
[態様2]
前記既定のタスクは、相応に変動する知覚負荷を誘導する変動する複雑性を備え、
前記代謝活性が既定の量より大きく変化する場合、人間の脳が知覚及び/又は前記タスクの制御の維持が可能のままであると判断し、及び/又は、
前記複雑性が増大するのと同時に前記代謝活性の測定された変化が既定の第1の上限しきい値を超えない場合、前記既定のタスクによって誘導された前記知覚負荷が知覚負荷しきい値を超える及び/又は人間の脳が前記タスクに注意を向けなかったと判断し、及び/又は、
前記複雑性が減少するのと同時に前記代謝活性の測定された変化が前記第1の上限しきい値より下に減少しない又は既定の第1の下側しきい値を越えない場合、人間の脳が前記タスクに注意を向けなかったと判断する、態様1に記載の方法。
[態様3]
人間の脳による第2のタイプの刺激の知覚のレベルを決定する方法であって、
第1の期間において、人間が既定のタスクを実行することに応答して、人間の脳を第1のタイプの既定の刺激に暴露し、これによって、人間の脳に知覚負荷を誘導するステップと、
第2の期間において、人間の脳を、前記第1のタイプの既定の刺激及び人間の脳によって知覚することができる第2のタイプの既定の刺激に暴露するステップと、
前記第1の期間及び前記第2の期間の人間の脳の代謝活性を、機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置を用いて測定するステップと、
前記第2のタイプの刺激の知覚のレベルを、前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化の関数として決定するステップと、
を備える方法。
[態様4]
前記第1のタイプは、タスク-1次タイプであり、前記第2のタイプは、タスク-2次タイプである、態様3に記載の方法。
[態様5]
前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化が、既定の第2の上限しきい値を越える場合、前記第2のタイプの刺激の知覚のレベルが既定の最小知覚レベルを超えると判断し、及び/又は、
前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化が、前記第2の上限しきい値を越えない場合、人間の脳が前記第2のタイプの刺激を知覚しない及び/又は人間の脳が前記第2のタイプの刺激に注意を向けなかったと判断する、態様3又は4に記載の方法。
[態様6]
人間によって実行される前記既定のタスクを生成するステップ及び/又は人間によって実行される前記既定のタスクを検知するステップを更に備える、態様1~5のいずれか一つに記載の方法。
[態様7]
人間が特に運転タスクを備える既定のタスクを実行することに応答して、前記人間の脳を、特に運転シーンを備える第1のタイプの既定の刺激に暴露するステップを更に備える、態様1~6のいずれか一つに記載の方法。
[態様8]
前記第1のタイプの刺激は、前記タスクを実行するときに人間によって注意が向けられる、及び/又は、
前記第2のタイプの刺激は、前記タスクを実行するときの人間によって注意が向けられない刺激となるように前記タスクによって予め決定されない、態様1~7のいずれか一つに記載の方法。
[態様9]
前記第1のタイプの刺激は、前記既定のタスクの複雑性が相応に変化するように可変である、態様1~8のいずれか一つに記載の方法。
[態様10]
人間の脳の知覚負荷を決定するシステムであって、
人間の脳の代謝活性の変化を測定するように構成された機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置と、
前記知覚負荷を前記代謝活性の測定された変化に基づいて決定する制御装置と、
を備えるシステム。
[態様11]
前記知覚負荷は、人間によって実行される既定のタスクによって誘導される、及び/又は、
人間によって実行される既定のタスクを生成する及び/又は人間によって実行される既定のタスクを検知するように構成された生成及び/又は検知装置を更に備える、態様10に記載のシステム。
[態様12]
人間の脳による刺激の知覚のレベルを決定するシステムであって、
第1の期間及び第2の期間の人間によって実行される既定のタスクを生成及び/又は人間によって実行される既定のタスクを検知し、
前記第2の期間の人間の脳によって感知される既定の刺激を生成及び/又は検知するように構成された生成及び/又は検知装置と、
前記第1の期間及び前記第2の期間の人間の脳の代謝活性を測定するように構成された機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置と、
前記刺激の知覚のレベルを、前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化の関数として決定する制御装置と、
を備えるシステム。
[態様13]
前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサは、細胞の酸素代謝を示すミトコンドリア酵素、特に、シトクロムcオキシターゼ(oxCCO)の酸化還元状態変化を測定するように構成された、態様10~12のいずれか一つに記載のシステム。
[態様14]
前記代謝活性の測定された変化は、人間の脳の神経反応中のエネルギー消費の増大を表す、態様10~13のいずれか一つに記載のシステム。
[態様15]
前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサは、酸素化(HbO 2 )及び/又は脱酸素化(HHb)ヘモグロビンの濃度変化を測定するように更に構成された、態様10~14のいずれか一つに記載のシステム。
[態様16]
前記制御装置は、
酸素化(HbO 2 )及び/又は脱酸素化(HHb)ヘモグロビンの測定された濃度変化に基づいて、脳の関心領域を予め選択し、予め選択した脳の関心領域の前記代謝活性の測定された変化に基づいて、前記知覚負荷を決定する、態様10~15のいずれか一つに記載のシステム。
[態様17]
前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置は、人間の脳の後頭葉及び/又は右内側後頭回の前記代謝活性の変化を測定するように構成され、
前記制御装置は、後頭葉及び/又は右内側後頭回の前記代謝活性の測定された変化に基づいて、前記知覚負荷を決定するように構成された、態様10~16のいずれか一つに記載のシステム。
[態様18]
前記センサ装置は、特に650nm~900nmの範囲を検知するように構成されたブロードバンド機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置である、態様10~17のいずれか一つに記載のシステム。
[態様19]
前記センサ装置は、脳の後頭葉に複数の測定チャネルを設けるように構成された複数のソース及び複数の検出器を備える、態様10~18のいずれか一つに記載のシステム。
[態様20]
前記測定チャネルは、脳の一次視覚野(V1)の外側の範囲及び/又は線条体外領域(V2,V3及びV4)の全体に亘って広がる、態様10~19のいずれか一つに記載のシステム。
[態様21]
前記測定チャネルは、特に、左/右下後頭回(IOG)、左/右中後頭回(MOG)及び/又は内側後頭葉を含む脳の複数の関心領域にグループ分けされる、態様10~20のいずれか一つに記載のシステム。
Claims (16)
- 人間の脳による第2のタイプの刺激の知覚のレベルを決定する方法であって、
第1の期間において、人間が既定のタスクを実行することに応答して、人間の脳を第1のタイプの既定の刺激に暴露し、これによって、人間の脳に知覚負荷を誘導するステップと、
第2の期間において、人間の脳を、前記第1のタイプの既定の刺激及び人間の脳によって知覚することができる第2のタイプの既定の刺激に暴露するステップと、
前記第1の期間及び前記第2の期間の人間の脳の代謝活性を、機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)を用いて測定するステップと、
前記第2のタイプの刺激の知覚のレベルを、前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化の関数として決定するステップと、
を備え、
前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)は、650nm~900nmの範囲を検知するように構成されたブロードバンド機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置である、方法。 - 前記第1のタイプは、実行される前記既定のタスクに影響を及ぼすタスク-1次タイプであり、前記第2のタイプは、実行される前記既定のタスクに影響を及ぼさないことがある及び/又は突然であるが時間的に制限された反応しか要求しないことがあるタスク-2次タイプである、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化が、既定の第2の上限しきい値を越える場合、前記第2のタイプの刺激の知覚のレベルが既定の最小知覚レベルを超えると判断し、及び/又は、
前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化が、前記第2の上限しきい値を越えない場合、人間の脳が前記第2のタイプの刺激を知覚しない及び/又は人間の脳が前記第2のタイプの刺激に注意を向けなかったと判断する、請求項1又は2に記載の方法。 - 人間によって実行される前記既定のタスクを生成するステップ及び/又は人間によって実行される前記既定のタスクを検知するステップを更に備える、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
- 人間が運転タスクを備える既定のタスクを実行することに応答して、前記人間の脳を、運転シーンを備える第1のタイプの既定の刺激に暴露するステップを更に備える、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
- 前記第1のタイプの刺激は、前記タスクを実行するときに人間によって注意が向けられる、及び/又は、
前記第2のタイプの刺激は、前記タスクを実行するときの人間によって注意が向けられない刺激となるように前記タスクによって予め決定されない、請求項1~5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第1のタイプの刺激は、前記既定のタスクの複雑性が相応に変化するように可変である、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
- 人間の脳による刺激の知覚のレベルを決定するシステムであって、
第1の期間及び第2の期間の人間によって実行される既定のタスクを生成及び/又は人間によって実行される既定のタスクを検知し、
前記第2の期間の人間の脳によって感知される既定の刺激を生成及び/又は検知するように構成された生成及び/又は検知装置(20)と、
前記第1の期間及び前記第2の期間の人間の脳の代謝活性を測定するように構成された機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)と、
前記刺激の知覚のレベルを、前記第1の期間に関連する前記第2の期間の前記代謝活性の測定された変化の関数として決定する制御装置(1)と、
を備え、
前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)は、650nm~900nmの範囲を検知するように構成されたブロードバンド機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置である、システム。 - 前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)は、細胞の酸素代謝を示すミトコンドリア酵素の酸化還元状態変化を測定するように構成された、請求項8に記載のシステム。
- 前記代謝活性の測定された変化は、人間の脳の神経反応中のエネルギー消費の増大を表す、請求項8又は9に記載のシステム。
- 前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)は、酸素化(HbO2)及び/又は脱酸素化(HHb)ヘモグロビンの濃度変化を測定するように更に構成された、請求項8~10のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記制御装置(1)は、
酸素化(HbO2)及び/又は脱酸素化(HHb)ヘモグロビンの測定された濃度変化に基づいて、脳の関心領域を予め選択し、予め選択した脳の関心領域の前記代謝活性の測定された変化に基づいて知覚負荷を決定する、請求項8~11のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)は、人間の脳の後頭葉及び/又は右内側後頭回の前記代謝活性の変化を測定するように構成され、
前記制御装置は、後頭葉及び/又は右内側後頭回の前記代謝活性の測定された変化に基づいて知覚負荷を決定するように構成された、請求項8~12のいずれか一項に記載のシステム。 - 前記機能的近赤外線分光法(fNIRS)センサ装置(2)は、脳の後頭葉に複数の測定チャネルを設けるように構成された複数のソース及び複数の検出器を備える、請求項8~13のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記測定チャネルは、脳の一次視覚野(V1)の外側の範囲及び/又は線条体外領域(V2,V3及びV4)の全体に亘って広がる、請求項14に記載のシステム。
- 前記測定チャネルは、左/右下後頭回(IOG)、左/右中後頭回(MOG)及び/又は内側後頭葉を含む脳の複数の関心領域にグループ分けされる、請求項14又は15に記載のシステム。
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