ImPACT開発で脳の血流量から『話の難易度』を判定する新システム

最終更新日:2018年4月25日

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臨床工学技士コラム

ImPACT開発で脳の血流量から『話の難易度』を判定する新システム

2017.03.15

国では、実現すれば産業や社会のあり方に大きな変革をもたらす革新的な科学技術イノベーションの創出を目指すとしており、内閣府総合科学技術・イノベーション会議(CSTI)の主導による『内閣府革新的研究開発推進プログラム』(ImPACT)は、ハイリスク・ハイインパクトな挑戦的研究開発の推進を目的として創設されている。

今回、同プログラムの山川義徳プログラム・マネージャーの研究開発プログラムの一環として、株式会社国際電気通信基礎技術研究所(ATR、京都府精華町)・石黒浩特別研究所の石黒浩氏、住岡英信氏らの研究グループが、話を聞いている時の『話の難易度』を脳の血流量から高精度で推定する新手法を開発した

同研究成果は、2月3日付けでスイスのオンライン科学雑誌『Frontiers in Human Neuroscience』に掲載されている。

脳の血流量と『聞いている話の難易度』の関連性

ヒトの脳内では、難しい話を聞いていると活性化して血流量が増えることが分かっている。

しかし、過去の研究では人が聞いている話によって「その話が脳が活性化する難易度なのか」を評価する効果的な方法は見られなかった。

そこで今回同研究グループでは、話を聞いている人の「脳血流量」の変化と『聞いている話の難易度』との関連性に着目。

新システムの開発では、バンダナのような装置(近赤外線分光法装置)を人の頭に当て、脳内の「前頭葉」の血流量を測定し、試験問題(認知的な課題)を解いた際の脳血流量の反応特性データをもとに難易度を識別する新たな方法を採用した。

検証実験では、約4人に3人で正確な難易度の推定が可能に

近赤外線分光法装置では、人の聞いている課題が難しくなるほど値が上昇する。

新システムの検証実験では、男女28人(18〜52歳)を対象にして、数字に関する問題(n-back課題)について難易度を変えて解かせたところ、対象者の約4人に3人が、実際に感じていた難易度と脳の血流量の測定による難易度判定が一致していたという。

このn-back課題は、対話に必要な認知機能「ワーキングメモリ」の能力を測る代表的な課題とされる。

今回の検証では、性能比較としてこの新手法以外にも複数の既存手法を行っているが、既存手法での判定は最高でも約67%に留まったという。

また、脳血流量の変化には「性差」もあり、男女別に分けての評価では精度が80%を超えたことも分かったとしている。

高齢者向けの「対話ロボット」の開発への応用などが期待

今回の研究成果から、話を聞いている人の脳血流量を測定することで『話の難易度』を高精度で評価することが可能になった。

脳機能は使わないと低下することが分かっているため、高齢者の認知機能の低下を目的として脳を十分に活性化するような効果的な会話の実現は望ましいことだ。

例えば、国内では高齢者向けの「対話ロボット」の開発が盛んになっているが、対話ロボットとの会話によって促進される認知機能の低下抑制などの具体的な効果は実証されておらず、『話の難易度』に関する評価方法もほとんど提案されていない。

そのため、今後は特に独り暮らしの高齢者らが「ロボットとの対話」で脳を活性化して、認知症予防を実現するような取り組みが期待される。同研究グループでは、今後は人が実際にロボットから聞いている話の難易度の評価を目指すとしている。

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