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2008-05-14はじめまして

はじめまして

| 21:45 | はじめまして - open('brain', 'a+') を含むブックマーク はてなブックマーク - はじめまして - open('brain', 'a+') はじめまして - open('brain', 'a+') のブックマークコメント

どうも、id:Lianです。

京都の大学に通う1985年生まれ

現在5回生です。

ネズミを使って<censored>な研究してます。


特に書くこともないかと思って

このグループのダイアリーは放置してたのですが

研究生活の日記でもつけてみることにしました。


いつまで続くかわかりませんが、

よろしくどーぞ。

非侵襲的な脳機能測定法

| 21:45 | 非侵襲的な脳機能測定法 - open('brain', 'a+') を含むブックマーク はてなブックマーク - 非侵襲的な脳機能測定法 - open('brain', 'a+') 非侵襲的な脳機能測定法 - open('brain', 'a+') のブックマークコメント

マウスだと脳に直接電極刺したりできるのですが*1

人間相手にそんなことをするのは、さすがに問題。

というわけで、安全そうな非侵襲的な脳機能測定法を調べてみたので、適当にメモ


PET(陽電子断層装置)

Positron Emission Tomographyの略

陽電子を出して崩壊するラジオアイソトープで標識した放射性物質を生体に投与し、放射される陽電子が周囲の電子と結合するときに放出されるγ線を検知する装置


長所

短所

  • 空間分解能、時間分解能共にあまり良くない
  • 放射性物質を体内に入れる必要がある
  • そのため同一被験者に短期間に何度も実験を行う事ができない

fMRI(機能的核磁気共鳴画像)

functional Magnetic Resonance Imagingの略

脳の局所的な活動に伴う血管内における血液の磁性の変化を利用して、血流量の変化を計測する(BOLD効果)*3


長所

  • 一定の広がりを持った脳領域の電気総体であるフィールド電位をよく反映
  • 空間分解能が良い(1〜2mm)
  • 時間分解能がそこそこ良い(1〜2s)

短所

  • 血流の変化と脳活動の間には数秒の時間差があるので、厳密な時間測定はできない

NIRS(近赤外光血流計測)

Near InfraRed Spectroscopyの略

酸素ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンの吸収スペクトルの違いを利用し、複数波長の近赤外光を頭に照射し、それぞれの透過光量から酸素ヘモグロビン・脱酸素ヘモグロビンの濃度変化を算出する


長所

短所

  • 空間分解能が低い(25mm x 25mm程度)
  • 時間分解能はfMRI程度
  • 深部は測定できない

EEG(脳波)

ElectroEncephaGraphy

頭皮上に電極を貼り付けて、電位の変化を測定


長所

  • 時間分解能が良い
  • 安価

短所

  • 頭蓋骨・皮膚など導電率の異なるものを介して測定するため、空間分解能が悪い
  • ノイズが入りやすい

MEG(脳磁波)

MagnetoEncephaloGramの略

脳内の電気的活動に伴って発生する磁場を記録する


長所

  • 磁場を測るだけなので安全。
  • 数msecオーダーの極めて良好な時間分解能
  • 頭蓋骨・脳脊髄液、皮膚などの導電率による違いの影響を受けない

短所

  • 頭蓋表面に平行なコイルによって計測しているため、コイル面に対して平行な電流源しか記録できない
  • 複数個の信号源を推定する手法がまだ確立していないので、解析の妥当性に多くの疑問がある
  • 磁束密度は距離の二乗から三乗に反比例して低下するため深部の測定が難しい

まとめ

装置時間分解能空間分解能
PET×
fMRI
NIRS
EEG
MEG×

どれも一長一短なので、複数の装置を利用して解析することが望ましい

現時点では分解能の面からfMRI+MEGを用いるのが一番だが、これには測定に大規模な装置が必要となる。そのため、BMIをもっと一般に広めるためには、NIRS&EEGの精度を向上させる必要がある。

また、これらの装置は(EEGを除き)直接脳細胞の活性を見ている訳ではないので、その脳細胞がどんな細胞なのか(興奮性or抑制性など)判別する仕組みがないと、正確な脳機能を測定することはできなさそう。


おまけ

コーディングじゃなくって、脳情報をコーディングできそうな方法

TMS(頭部磁気刺激)

Transcranial Magnetic Stimulationの略

頭部に置いたコイルに瞬間的に大電流を流して急激な変動磁場(パルス磁場)を発生させ、脳に過電流を誘導することによって、脳を「電気刺激」する


長所

  • 磁気なので、電気刺激よりも脳の深部まで刺激できる
  • 電気刺激法よりも、刺激時の痛みが少ない

短所

  • 空間分解能が低い
  • 変動磁場による誘導電流なので、コイルに近い部位が強く刺激され、深部だけを選択的に刺激することができない。

安全かどうかわからない

*1:あんまりよろしくはないけど

*2:O,C,Nなどの放射性同位体

*3酸素ヘモグロビンと脱酸素ヘモグロビンの磁化されやすさの違いと、活動部位では局所的に脱酸素ヘモグロビンが増えることを利用

koh-tkoh-t 2008/07/12 07:51 おはようございます.koh-tです.
日記にコメントありがとうございました.
>現時点では分解能の面からfMRI+MEGを用いるのが一番だが、これには測定に大規模な装置が必要となる。そのため、BMIをもっと一般に広めるためには、NIRS&EEGの精度を向上させる必要がある。
そうですね,装置のでかさを実際に見ると,fMRIとMEGで同時計測をすることは不可能だなとわかります.最近は他の組み合わせでお互いの欠点を補おうとする研究が行われていて,例えば,関西では,ATRでNIRS+EEGの同時計測装置を作っているようですよ.(島津製作所の機材とかも使っていました)
関東のほうでは,神経研でfMRI+EEGの組み合わせで,fMRIで先にデータをとっておいたデータを使って,EEGの空間分解能をあげる試みなどが行われているようです.
あと,たぶんご存知だと思いますが,日立の基礎研では光トポグラフィー(NIRSの日立での商標名)を開発していて結構いい感じに仕上がっているようです.

DurgaDurga 2012/05/25 02:15 Just do me a favor and keep writing such tercnahnt analyses, OK?

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