シングルチャンネルEEGデバイスを用いたドライバー疲労のモニタリング:凝視ベース,運転実績,主観的データによる検証研究

Monitoring driver fatigue using a single-channel electroencephalographic device: A validation study by gaze-based, driving performance, and subjective data
José M. Morales,Carolina Díaz-Piedra,Héctor Rieiro,Joaquín Roca-González,Samuel Romero,Andrés Catena, Luis J. Fuentes,Leandro L. Di Stasi
Accident Analysis & Prevention Volume.109, pp.62–69, 2017
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ドライバーの疲労はアルコールと同等にパフォーマンスを低下させる可能性がある.毎年何千もの事故や死亡事故を引き起こしている交通安全における最も重要な懸案事項である.技術開発により,ウェアラブルなシングルチャンネルEEGデバイスは,疲労モニターとして注目を集めている.ドライバーが自分の疲労レベルを評価し,パフォーマンスの低下を防ぐのに役立つ.しかし,ドライバーの疲労の生理学的影響の調査にはシングルチャンネルEEGデバイスを用いた研究はほとんどなく,結果的に矛盾する結果となった.ここでは,精神状態の変化(覚醒から疲労まで)をモニターするために,シングルチャンネルEEGデバイスの妥当性を評価した. 15人のドライバが2時間のシミュレーターにおけるドライビング・タスクを行い,同時に前頭脳活動とサッカード速度を記録した.サッカード速度は疲労の基準指標として用いた.また、主観的な倦怠感や疲労感、運転実績も収集した.デルタ波のパワースペクトルは逆U字型の二次傾向を示し,ベータ波のパワースペクトルは運転セッションが進行するにつれて直線的に増加することがわかった.サッカードの速度は直線的に減少し,疲労度の上昇を示唆した.本発明者らの結果は,EEGデバイスが精神状態における変化を検出し,日常的な複雑で動的なタスクでの計測が可能であることを示唆した.

Brain activity, Driving simulation, Eye movements, Fatigue detector, Low-cost technology, Wearable technology

同時近赤外分光法により測定された協調作業中の2 人のprefrontal cortices の同期活動

Synchronous activity of two people ’s prefrontal cortices during a cooperative task measured by simultaneous near-infrared spectroscopy
Journal of biomedical optics, vol.16, no.7, pp. 077011, 2011
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社会過程の一つである協力中の脳活動を検討した.我々は,複数の参加者の同時に起きる脳活動とその協調作 業のパフォーマンスとの関係を調査した.2 人の参加者の脳活動を同時に測定するために,wearable near-infrared spectroscopy (NIRS) システムが用いられた.参加者の各ペアは協調作業を行い,NIRS システムにより脳血流量 の相対的変化を測定するする.タスクとして,聴覚的な合図の後,参加者は心の中で10 秒を数え,ボタンを押す よう指示された.また,ボタンを押すタイミングを調整してできるだけ同期させるように指示された.各参加者の 2 つのボタンプレスと参加者のどちらが速いかの情報,すなわち「intertime interval」は,各試行後にビープ音に よって参加者にフィードバックされる. 各参加者のprefrontal cortices の活性パターン間の時空間共分散が高い場合,それらのボタンプレス時間の間の 時間間隔はより短かった. この結果は,2 人の参加者の脳の同期化された活性パターンが,協調作業において相互作用するときのパフォー マンスと関連していることを示唆している.

ドライバの注意状態感知のための脳機能と呼吸情報の収集と実験設計

Experimental Design and Collection of Brain and
Respiratory Data for Detection of Driver’s Attention
HEALTHINF, pp.441-450, 2017

運転者の注意は交通安全において非常に重要であり,実験室中の運転シミュレーションであっても観察する価値 がある.本稿では,運転者に注意を喚起する実験の設計,収集されたデータの検証およびデータ解析で使用される 最初の前処理と処理ステップを扱う.脳活動は主要な生体信号と考えられ,脳波情報および事象関連電位に関する 技術および手法を用いて測定,分析される.呼吸は,脳活動と共に取得可能な二次的な生体信号と考えられる.ス タックオートエンコーダを用いた収集されたデータの検証は,データ分析に先立つ重要なステップと考えられる.

連続波fNIRS およびイメージング計測機器や方法論のレビュー

Areviewoncontinuouswavefunctionalnear-infraredspectroscopyandimaginginstrumentationandmethodology

Scholkmann, F., Kleiser, S., Metz, A. J., Zimmermann, R., Pavia, J. M., Wolf, U., Wolf, M. (2014). A
review on continuous wave functional near-infrared spectroscopy and imaging instrumentation and methodology.
Neuroimage, Vol. 85, pp.6-27.

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今年はfNIRSおよび機能的近赤外イメージングの20周年の年である.本書の目的は連続波機能的近赤外イメージングの機器及び方法論現在の状態を確認することである.この目的のために,市販の機器および光源や検出器やセンサ装置のような機器の側面の概要を記す.方法論的な側面では,oxy-Hbやdeoxy-Hbの濃度を計算するためのアルゴリズムやデータ解析のためのアプローチもまたレビューする.初期の数年のシングル位置計測から計測機器は最初に2次元,その後3次元に画像化するために進歩してきた.分析の方法もまた,現在使用されているデ-タ解析方法及び画像再構成を複雑化するために簡単な修正ランベルトベールの法則から大幅に変更された.これらの進歩により,機能的近赤外イメージングは広く神経科学の研究に使用されている様式となっており,いくつかのメ-カ-は,市販の機器を提供している.機能的近赤外イメージングは近い将来,単一の被験者での診断が可能となる臨床機器になる可能性が高いようである.