Microsoft PowerPoint 次世代自動車講義

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そうすけはらしない
6 years ago
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1 脳計測技術を応用した安全運転制御や社会環境構築の可能性東北大学加齢医学研究所川島隆太

2 東北大学加齢医学研究所のシーズ脳機能イメージング技術研究専用 3TMRI 装置 200 チャンネル MEG 装置 192 チャンネル EEG 装置多チャンネル NIRS 動物用 7TMRI 装置ラット用 EEG 装置簡易 EEG 携帯型 NIRS 小型 2 チャンネル NIRS 一つのラボでほぼ全ての脳機能イメージング装置をそろえている例は世界でも希

3 機能的 MRI 装置 (fmri) 研究専用超高磁場 (3T)MRI 装置の稼働精緻な解剖情報取得神経線維連絡の解析個人の脳活動の評価が可能に

4 スクリーン fmri 実験環境課題映像フットペダルアクセルブレーキ

5 実験課題危険度多条件危険度少条件 * 被験者は自分が運転しているつもりで課題映像を見る * 課題開始後はアクセルを踏み状況に応じてペダル操作を行うよう教示 * 予知郎 ( 太田 2004) を使用コントロール条件

6 結果 : コントロール条件との比較危険度多条件危険度少条件共通領域

7 結果 : 危険予測特性との相関

8 脳磁計測装置 (MEG) 脳波計測装置 160 チャンネル MEG 192 チャンネル EEG

9 近赤外計測装置 (NIRS) より自由度の増したウエアラブルタイプの導入日立基礎研究所試作機従来型 NIRS +

10 これまで行ってきた産学連携研究脳を鍛える方法の開発

11 前頭前野の機能背内側前頭前野 (DMPFC) - 社会的認知背外側前頭前野 (DLPFC) - 認知制御 : 記憶学習理解推理推測抑制意図注意眼窩前頭部 (PFC) - 報酬判断腹外側前頭前野 (VLPFC) - 言語非言語情報処理

12 脳の機能の加齢変化知識 ( 語彙 ) を問うテストの成績背外側前頭前野の働きを必要とするテストの成績 Park et al. 2002; Salthouse 2006 より改編

13 作動記憶トレーニング理解学習推論など認知的課題の遂行中に情報を一時的に保持し操作するためのシステム学習効果作動記憶のトレーニング作動記憶力アップ! 転移効果流動性知能アップ! 論理的に考える新しい問題を解決する方法を見つけ出すさまざまな認知力アップ!

14 作動記憶トレーニング 41 名の若年健常被験者 ( 平均年齢 20.9 歳 )+ 対照群 20 名 ( 平均年齢 21.4 歳 ) 認知機能検査脳画像検査作動記憶トレーニング (1 カ月 ) 1 日 20~60 分毎日認知機能検査脳画像検査訓練していないさまざまな認知課題の成績の向上 ( 作動記憶課題一般知能抑制課題創造性課題 ) 1 か月間のトレーニングによって大脳皮質の体積が増加した領域 ( 対照群と比較して 1 ヵ月後に統計的に有意に増加した領域 ) 安静時血流増加 Takeuchi et al., Cortex 2012

15 スケルトン競技成績が向上冬季オリンピックの正式採用競技スケルトンはソリに加速を与えソリに頭部から乗り込み頭を前にしたうつ伏せの姿勢で滑走する標高差 100~140m 全長 1200~1500mの氷壁のコースの滑走タイムを競い最高時速は130km/hにも達する 59 ベス 58 ト 57 タイ y = -0.56x ム R 2 = (55 r= P<0.01 秒) 空間記憶トレーニング達成レベル未経験者 09 年度 08 年度 03~06 年度 n=4 n=5 n=17 WMトレーニング実施群 WMトレーニング非実施群 *(P<0.05) 平均タイム ( 秒 ) * *

16 ちょっとだけ宣伝

17 日本自動車工業会高齢者交通安全教育推進委員会での研究成果危険予測トレーニングと脳トレによる安全運転能力向上の実証実験平成 17 年 10 月 ~ 平成 18 年 1 月宮城県仙台市奥羽自動車学校同塩釜市塩釜中央自動車学校 55 名の高齢者ボランティア ( うち女性 7 名 ) 平均年齢 74.7 歳 :69~85 歳 RCT(Randomized Controlled Trial) 介入群 26 名 ( 平均年齢 75.3 歳 ) 対照群 29 名 ( 平均年齢 74.1 歳 )

18 実験内容介入交通安全教育 : 概ね週に 1 回計 6 回危険予測トレーニング計 4 回 : 教室による座学ミラーリング法による自己理解 1 回実走行録画観察による自己理解 1 回脳トレ週に 1 回自動車学校にて週に 4 回自宅にて評価実走行中の運転行動の指導員による評価 (5 段階 ) 他

19 結果運転行動評価全般的認知機能 MMSE 検査介入群 5 P < p < p < 対照群 2 25 介入前介入後前頭前野認知機能 FAB 検査介入群 p < 対照前対照後介入前介入後対照群 n.s 介入前介入後

20 結果 ( 参考データ ) 5 別地域での実験 ( 介入単独の効果検証 ) 非 RCT 年齢層はほぼ同じ 4 * 3 * * 脳トレ + 交通安全運転教育が最も交通安全に結びつく可能性が高い

21 新たなる産学連携研究の提案共感脳 ~ コミュニケーション活動の定量化 ~ こころの絆の科学

22 こころの絆とは? こころとこころの結びつきこころとこころが結びつくためには相手のこころを理解する自分のこころを相手に伝える互いのこころを互いに理解しあう要はコミュニケーションが絆の元特に大切なのが ( )

23 こころの絆のもうひとつのキーワードこころの絆を感じますか? こころの絆を感じますか? フェースツーフェース

24 相手のこころを理解する脳の働き心の理論

25 チンパンジーは心の理論を持っているか Premack & Woodruff 1978 心の理論 (ToM) 他者が自分とは異なった信念意図を持っていることを理解する能力一般に誤信念課題で測定される発達 :3~4 歳自閉症 ( 特にアスペルガー症候群 ) の社会性の障害の説明に用いられることがある

26 心の理論に関わる脳のネットワーク (Vollem et al., 2005)

27 相手のこころを理解した上で他者に話しかける時

28 相手とは関係なく言葉を操作する時の脳の働き話す聞く聞く話す単語文章話す聞く左脳のみを表示

29 ビデオを見せる話しかけ課題と叙述課題の比較上手ですね何の曲を弾いているのですか? 髭を生やした男性がギターを弾いています話しかけ課題叙述課題心の理論回路が全て活動 Sassa et al. Neuroimage 2007

30 相手のこころを理解した上で他者と会話をする時

31 実際の会話とバーチャルな会話の比較光トポグラフィー計測実験バーチャルな会話実際の会話

32 フェースツーフェイスの会話電話による会話顔を見ての会話電話での会話

33 前頭前野内側面の機能を計測すればこころの絆を可視化できるかも? 背内側前頭前野 (DMPFC) - 社会的認知背外側前頭前野 (DLPFC) - 認知制御眼窩前頭部 (PFC) - 報酬判断腹外側前頭前野 (VLPFC) - 言語非言語情報処理

34 こころの絆の可視化へのチャレンジ脳機能計測機器の開発 JST 先端計測分析技術機器開発事業機器開発プログラム平成 21 年度 ~23 年度

35 超小型 NIRS を ( 株 ) 日立製作所と共同開発非拘束超軽量 ( 総重量約 100g) 無線伝送式現状で 20 名までの同時計測が可能

36 脳活動のみを計測する新技術脳血流と頭皮血流等の雑音成分を分離して計測し脳血流成分のみを抽出 => NIRS を使った BMI には必須の技術脈拍数などのデータも同時取得 => 自律神経系データ利用可能

37 複雑な実環境下で作業する集団の脳活動計測

38 38

複雑な実環境下で作業する集団の脳活動計測脳活動パターンのゆらぎの相関係数を計算すると A B C D A - 0.031 0.019 0.049 B 0.031-0.016 0.028 C 0.019 0.016-0.005 D 0.049 0.028 0.

39 複雑な実環境下で作業する集団の脳活動計測脳活動パターンのゆらぎの相関係数を計算すると A B C D A B C D 前頭前野内側面の脳活動パターンは個人ごとに異なる指揮命令者 A の脳活動のゆらぎは操作者 B D の二人と強い相関を持つ : 脳活動パターンが同期している操作者 C の脳活動パターンは他の 3 人とほとんど同期していない ( 操作者 C はうまくチーム作業ができていない!?)

40 集団で知的作業を行っている時の脳活動計測個別に頭の中でしりとりを長く続ける全員で協力してできるだけ長くしりとりを続ける ( 誰が答えても良い ) 2@g0 AK/&% 仲間 A 仲間 D =!$%$ #!lr& 仲間 C 仲間 B

集団で知的作業を行っている時の脳活動計測それぞれが別々に考えている時 A B C D A - 0.026 0.009 0.007 B 0.026-0.038 0.071 C 0.009 0.038-0.078 D 0.007 0.071 0.

41 集団で知的作業を行っている時の脳活動計測それぞれが別々に考えている時 A B C D A B C D 脳活動パターンはばらばら共同作業が順調に進みだすと A B C D A B C D 脳活動の同期が始まる

42 心の絆をリアルタイムで計測できるか大学院工学研究科高橋信教授との共同研究

コミュニケーションを可視化定量化し共生社会を創生するシーズ超小型近赤外分光計測装置実生活環境下での脳活動計測

小売サービス業医療福祉教育他解決すべき社会的課題少子化超高齢社会社会的孤立無縁社会

例えば高齢者と青年 ) においてより質量ともに優れたコミュニケーションを生み出しやすくする環境や共生社会システムを提案

生命科学研究科災害科学国際研究所東北メディカルメガバンク機構新しい総合人間科学としてのコミュニケーション研究領域の確立

次世代を担う子ども達の心を豊かに育む住環境 2 ブレインストーミングが頻繁に生じる超生産的な会議システム 3 教師と生徒

43 コミュニケーションを可視化定量化し共生社会を創生するシーズ超小型近赤外分光計測装置実生活環境下での脳活動計測複数人の脳活動の同時計測コミュニケーションをキーワードとした産業建設業食料品電気機器輸送用機器精密機器情報通信小売サービス業医療福祉教育他解決すべき社会的課題少子化超高齢社会社会的孤立無縁社会円滑なコミュニケーション時に脳活動が同期する現象を発見共通理念相互に扶助をすることを可能とする共生社会の再創生異世代間 ( 例えば高齢者と青年 ) においてより質量ともに優れたコミュニケーションを生み出しやすくする環境や共生社会システムを提案対人コミュニケーションの質の定量化の可能性教育学研究科工学研究科文学研究科加齢医学研究所医工学研究科情報科学研究科生命科学研究科災害科学国際研究所東北メディカルメガバンク機構新しい総合人間科学としてのコミュニケーション研究領域の確立科学倫理の検討具体的な社会の出口 ( 産業化 ) の例 1 家族のコミュニケーションを豊かにし次世代を担う子ども達の心を豊かに育む住環境 2 ブレインストーミングが頻繁に生じる超生産的な会議システム 3 教師と生徒生徒間の共感を強める教育環境と教育方法 4 医師と患者のこころが共鳴しあう遠隔医療システム 5 異なった世代や異なった文化的背景を持つ人と人の間でもこころとこころが通じあうソーシャルネットワークサービスなど

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