情動刺激を用いた脳波部位間関連性の定量化と判別評価
本研究は, 情動刺激下における脳機能の関連性を評価し, 人工ニューラルネットワークを用いて判別評価することを目的とした。被験者は, 健常成人22名であり, 心身状態の違いを Cornell Medical Index (CMI) によって, 正常群と神経症予備群に分類した。脳波は, 視聴覚動画像を用いた情動刺激下で測定し, コヒーレンス解析を行った。各群, 各セッション, 各帯域, 各領域について, コヒーレンス値を分散分析で比較した。また, 人工ニューラルネットワークを用いて, 2群の判別を行った。神経症予備群は正常群と比較して, 快, 不快刺激で外側矢状方向と内側冠状方向のコヒーレンス値が...
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Published in | 臨床神経生理学 Vol. 40; no. 4; pp. 177 - 184 |
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Main Authors | , , , |
Format | Journal Article |
Language | Japanese |
Published |
一般社団法人 日本臨床神経生理学会
2012
|
Online Access | Get full text |
ISSN | 1345-7101 2188-031X |
DOI | 10.11422/jscn.40.177 |
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Abstract | 本研究は, 情動刺激下における脳機能の関連性を評価し, 人工ニューラルネットワークを用いて判別評価することを目的とした。被験者は, 健常成人22名であり, 心身状態の違いを Cornell Medical Index (CMI) によって, 正常群と神経症予備群に分類した。脳波は, 視聴覚動画像を用いた情動刺激下で測定し, コヒーレンス解析を行った。各群, 各セッション, 各帯域, 各領域について, コヒーレンス値を分散分析で比較した。また, 人工ニューラルネットワークを用いて, 2群の判別を行った。神経症予備群は正常群と比較して, 快, 不快刺激で外側矢状方向と内側冠状方向のコヒーレンス値が有意に高値を示した。コヒーレンス値による群の判別評価の結果は, β1帯域において, 正解率, 感度, 特異度のいずれも 80%以上を示した。心身状態の違いにより, 情動刺激に脳内の対する情報処理過程が異なることが示唆された。さらに, 脳波コヒーレンス値に, 人工ニューラルネットワークを用いることで, 被験者の心身状態を判別評価することが可能であることが示された。 |
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AbstractList | 本研究は, 情動刺激下における脳機能の関連性を評価し, 人工ニューラルネットワークを用いて判別評価することを目的とした。被験者は, 健常成人22名であり, 心身状態の違いを Cornell Medical Index (CMI) によって, 正常群と神経症予備群に分類した。脳波は, 視聴覚動画像を用いた情動刺激下で測定し, コヒーレンス解析を行った。各群, 各セッション, 各帯域, 各領域について, コヒーレンス値を分散分析で比較した。また, 人工ニューラルネットワークを用いて, 2群の判別を行った。神経症予備群は正常群と比較して, 快, 不快刺激で外側矢状方向と内側冠状方向のコヒーレンス値が有意に高値を示した。コヒーレンス値による群の判別評価の結果は, β1帯域において, 正解率, 感度, 特異度のいずれも 80%以上を示した。心身状態の違いにより, 情動刺激に脳内の対する情報処理過程が異なることが示唆された。さらに, 脳波コヒーレンス値に, 人工ニューラルネットワークを用いることで, 被験者の心身状態を判別評価することが可能であることが示された。 |
Author | 林, 拓世 浅川, 徹也 村松, 歩 水野(松本), 由子 |
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Copyright | 2012 一般社団法人 日本臨床神経生理学会 |
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PublicationTitle | 臨床神経生理学 |
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Publisher | 一般社団法人 日本臨床神経生理学会 |
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References | 16) Weiss S, Rappelsberger P: Long-range EEG synchronization during word encoding correlates with successful memory performance. Brain Res Cogn Brain Res 9: 299–312, 2000. 14) 杉山高一, 藤越康祝, 杉浦成昭ら: 統計データ科学辞典. 朝倉書店, 東京, 2007. 24) Tagluk ME, Sezgin N, Akin M: Estimation of sleep stages by an artificial neural network employing EEG, EMG and EOG. J Med Syst 34: 717–725, 2010. 10) Mizuno-Matsumoto Y, Motamedi GK, Lesser RP, et al: Wavelet cross-correlation analysis can help predict whether bursts of pulse stimulation will terminate after discharges. Neurology 54: 293, 2000. 17) 日本視覚学会: 視覚情報処理ハンドブック. 朝倉書店, 東京, 2001. 2) Pearlson GD, Barta PE, Powers RE, et al: Medial and superior temporal gyral volumes and cerebral asymmetry in schizophrenia versus bipolar disorder. Biol Psychiatry 41: 1–14, 1997. 11) 才脇直樹, 加藤久仁夫, 井上 健ら: 有向コヒーレンス解析を用いた音楽傾聴時脳波の信号源推定. 日音響会誌 53: 493–500, 1997. 13) 竹村彰通: 現代数理統計学. 創文社, 東京, 2008. 7) 水野 (松本) 由子, 小室寛子, 小縣拓也ら: 情動ストレス刺激による脳波の時空間的変化. 臨床神経生理学 40: 61–72, 2012. 22) Petrosian AA, Prokhorov DV, Schiffer RB, et al: Recurrent neural network based approach for early recognition of Alzheimer's disease in EEG. Clin Neurophysiol 8: 1378–1387, 2001. 12) Pfurtscheller G, Stancak A Jr, Edlinger G: On the existence of different types of central beta rhythms below 30 Hz. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 102: 316–325, 1997. 15) Stein AV, Rappelsberger P, Petsche H, et al: Synchronization between temporal and parietal cortex during multimodal object processing in man. Cerebral Cortex Mar 9: 137–150, 1999. 19) Desimone R, Albright TD, Gross CG, et al: Stimulus-selective properties of inferior temporal neurons in macaque. J Neurosci 4: 2051–2062, 1984. 9) 林 拓世, 水野 (松本) 由子, 岡本永佳ら: 情動ストレス負荷に伴う脳機能の経時的変化. 電子情報通信会論誌D J91-D: 1874–1885, 2008. 3) Hirsh JB, Inzlicht M: The devil you know: Neuroticism predicts neural response to uncertainty. Psychological Science 19: 962–967, 2008. 1) 水野 (松本) 由子, 岡本永佳, 林 拓世ら: 情動を脳波で測定する. 臨床脳波 48: 629–637, 2006. 6) 吉田直浩, 林 拓世, 水野 (松本) 由子ら: 指尖容積脈波解析を用いた情動ストレス刺激時における自律神経機能評価. 生体医工学 49: 91–99, 2011. 21) Jacobs GD, Benson H, Friedman R: Topographic EEG mapping of the relaxation response. Biofeedback Self Regul 21: 121–129, 1996. 23) Sinha RK: EEG power spectrum and neural network based sleep-hypnogram analysis for a model of heat stress. J Clin Monit Comput 22: 261–268, 2008. 5) 金久卓也, 深町 健, 野添新一: 日本版コーネル・メディカル・インデックス健康調査表, その解説と資料. 三京房, 京都, 2001. 4) 水野 (松本) 由子, 林 拓世, 岡本永佳ら: 精神作業負荷時における作業環境と関連した脳波・脈波の定量解析. 生体医工学 48: 11–24, 2010. 8) Mizuno-Matsumoto Y, Hayashi T, Okamoto E, et al: Measurement of personality stability in infants and young adults under emotional stimuli using a brain functional reaction method. International Journal of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing (IC-MED Journal) 4: 39–64, 2011. 20) Solov'eva AD, Fishman EY: The effects of phototherapy on psychoautonomic neurotic disorder. Neurosci Behav Physiol 29: 111–116, 1999. 18) Anderson KL, Rajagovindan R, Ghacibeh GA, et al: Theta oscillations mediate interaction between prefrontal cortex and medial temporal lobe in human memory. Cereb Cortex 20: 1604–1612, 2009. |
References_xml | – reference: 4) 水野 (松本) 由子, 林 拓世, 岡本永佳ら: 精神作業負荷時における作業環境と関連した脳波・脈波の定量解析. 生体医工学 48: 11–24, 2010. – reference: 5) 金久卓也, 深町 健, 野添新一: 日本版コーネル・メディカル・インデックス健康調査表, その解説と資料. 三京房, 京都, 2001. – reference: 8) Mizuno-Matsumoto Y, Hayashi T, Okamoto E, et al: Measurement of personality stability in infants and young adults under emotional stimuli using a brain functional reaction method. International Journal of Intelligent Computing in Medical Sciences and Image Processing (IC-MED Journal) 4: 39–64, 2011. – reference: 19) Desimone R, Albright TD, Gross CG, et al: Stimulus-selective properties of inferior temporal neurons in macaque. J Neurosci 4: 2051–2062, 1984. – reference: 2) Pearlson GD, Barta PE, Powers RE, et al: Medial and superior temporal gyral volumes and cerebral asymmetry in schizophrenia versus bipolar disorder. Biol Psychiatry 41: 1–14, 1997. – reference: 9) 林 拓世, 水野 (松本) 由子, 岡本永佳ら: 情動ストレス負荷に伴う脳機能の経時的変化. 電子情報通信会論誌D J91-D: 1874–1885, 2008. – reference: 18) Anderson KL, Rajagovindan R, Ghacibeh GA, et al: Theta oscillations mediate interaction between prefrontal cortex and medial temporal lobe in human memory. Cereb Cortex 20: 1604–1612, 2009. – reference: 21) Jacobs GD, Benson H, Friedman R: Topographic EEG mapping of the relaxation response. Biofeedback Self Regul 21: 121–129, 1996. – reference: 1) 水野 (松本) 由子, 岡本永佳, 林 拓世ら: 情動を脳波で測定する. 臨床脳波 48: 629–637, 2006. – reference: 10) Mizuno-Matsumoto Y, Motamedi GK, Lesser RP, et al: Wavelet cross-correlation analysis can help predict whether bursts of pulse stimulation will terminate after discharges. Neurology 54: 293, 2000. – reference: 16) Weiss S, Rappelsberger P: Long-range EEG synchronization during word encoding correlates with successful memory performance. Brain Res Cogn Brain Res 9: 299–312, 2000. – reference: 7) 水野 (松本) 由子, 小室寛子, 小縣拓也ら: 情動ストレス刺激による脳波の時空間的変化. 臨床神経生理学 40: 61–72, 2012. – reference: 6) 吉田直浩, 林 拓世, 水野 (松本) 由子ら: 指尖容積脈波解析を用いた情動ストレス刺激時における自律神経機能評価. 生体医工学 49: 91–99, 2011. – reference: 14) 杉山高一, 藤越康祝, 杉浦成昭ら: 統計データ科学辞典. 朝倉書店, 東京, 2007. – reference: 24) Tagluk ME, Sezgin N, Akin M: Estimation of sleep stages by an artificial neural network employing EEG, EMG and EOG. J Med Syst 34: 717–725, 2010. – reference: 17) 日本視覚学会: 視覚情報処理ハンドブック. 朝倉書店, 東京, 2001. – reference: 11) 才脇直樹, 加藤久仁夫, 井上 健ら: 有向コヒーレンス解析を用いた音楽傾聴時脳波の信号源推定. 日音響会誌 53: 493–500, 1997. – reference: 13) 竹村彰通: 現代数理統計学. 創文社, 東京, 2008. – reference: 22) Petrosian AA, Prokhorov DV, Schiffer RB, et al: Recurrent neural network based approach for early recognition of Alzheimer's disease in EEG. Clin Neurophysiol 8: 1378–1387, 2001. – reference: 12) Pfurtscheller G, Stancak A Jr, Edlinger G: On the existence of different types of central beta rhythms below 30 Hz. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 102: 316–325, 1997. – reference: 23) Sinha RK: EEG power spectrum and neural network based sleep-hypnogram analysis for a model of heat stress. J Clin Monit Comput 22: 261–268, 2008. – reference: 3) Hirsh JB, Inzlicht M: The devil you know: Neuroticism predicts neural response to uncertainty. Psychological Science 19: 962–967, 2008. – reference: 20) Solov'eva AD, Fishman EY: The effects of phototherapy on psychoautonomic neurotic disorder. Neurosci Behav Physiol 29: 111–116, 1999. – reference: 15) Stein AV, Rappelsberger P, Petsche H, et al: Synchronization between temporal and parietal cortex during multimodal object processing in man. Cerebral Cortex Mar 9: 137–150, 1999. |
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Title | 情動刺激を用いた脳波部位間関連性の定量化と判別評価 |
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