Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

メンタルトレーニング / 脳波 / fMRI / 事象関連電位 / イメージ / 事象関係電位 / MRI / やる気

本研究では、メンタルトレーニングによって脳のどこがどのように活動していくか空間分解能に優れたfMRIと時間分解能に優れた事象関連電位(ERP)と呼ばれる脳波を用いて調べることを目的としている。平成14年度までは、メンタルトレーニングの要素であるサイキアップトレーニングのメカニズムを明らかにするために、「動機づけ」について実験を行った。平成15年度は、横断的実験を行い、スポーツ経験者群と非スポーツ経験者群において運動を実際に行った時とその運動をイメージした時において、fMRIを用いて脳活動を比較した。その結果、運動をイメージした場合には、スポーツ経験者群のみにおいて、運動野の活動を観測することができた。同様の実験は脳波の実験においても得られた。
平成16年度では、さらに、縦断的な実験を行い、イメージトレーニングの効果について脳波を用いて検証を行った。7日間のイメージトレーニングを行わせその前後の脳活動について、a)イメージトレーニング群と、b)イメージトレーニングを行わない統制群で比較したところ、トレーニング群は7日間のトレーニングによって運動野に相当する領域での活動が高まったが、統制群では変化が見られなかった。またイメージの想起能力を測定するイメージパフォーマンステストにおいてもトレーニング前には両群の差は見られなかったが、トレーニング後に有意にトレーニング群の方が高いパフォーマンスを示した。さらに興味深いことに、トレーニング群では、トレーニング後に運動野の活動が高まるとともに、運動の実行を抑制する領域(Negative Motor Area)に相当する部分での活動も高まっていた。このことよりメンタルトレーニングを行うことによって脳の活動に大きな変化が生じることが示され、メンタルトレーニングの有効性が示された。

Brain Computer Interface / 脳波 / イメージ / 予告反応課題 / 独立成分分析

本研究の目的は、「ブレイン・コンピュータ・インターフェース(BCI)」という概念に基づいて、脳波の中に含まれる運動関連電位を抽出し、コンピュータ画面上にシミュレートしたロボットにイメージした運動を再現させ、スポーツ選手のためのイメージトレーニングの評価に用いることを目的としている。
平成14年度は、数値計算ソフトMATLABを利用してコンピュータの画面上に右腕部分をシミュレートし、おもに仮想空間内の身体のパーツの開発を行った。平成15年度は、事象関連電位の中から運動イメージと関連する電位をより効率的に取り出すための測定パラダイムの開発を行った。平成16年度では、前年度に開発された実験パラダイムを用いて測定された脳波から運動と関係があると考えられる成分を抽出し、画面上にシミュレートされた右腕を動かすシステムを開発した。通常、BCIは様々なフィルタを用いてリアルタイムでマシン側を操作するために、過度な動きを意図的にイメージしたりする。しかし、本研究ではイメージトレーニングの評価という観点から、運動をイメージした脳波を加算平均することによって運動関連電位とそれ以外の生理学的ノイズを区別する手法を用いた。この手法の場合、リアルタイム処理は行うことができないものの、イメージされる運動が小筋運動でもより正確に運動と関連する脳活動を反映することができた。実験では、被験者にイメージトレーニングを行わせ、その前後の脳波を加算平均し、その中から運動と関連すると思われる成分を抽出し、コンピュータ上の右腕と連動させた。その結果、トレーニング前にはイメージで右腕を動かすことはできなかったが、7日間のトレーニングでコンピュータ上の右腕を動作させることが可能となった。以上のことより、イメージトレーニングのBCIによる評価の有効性が示唆された。