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脳情報技術による認知症早期診断技術
工学院大学 情報学部 コンピュータ科学科
教授 田中 久弥
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認知機能診断装置
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研究意義
• 将来、世界の半数の認知症はアジア圏に
• 日本語が分からない移住高齢者、失語症、難聴者は問診できない
• 提案技術は低ランニングコスト、安価、言語の制限が少ない
世界の認知症の半数はアジア圏
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研究のねらい
脳情報技術（BCI: Brain-Computer Interface）の操作特性を計測し軽度認知症患者の認知機能を数値化する
（特徴）BCIなら
・画面を見ながら診断・発話できなくても診断・聞こえなくても診断できる可能性がある
（対象）軽度認知症患者
・無症候性脳梗塞・軽度アルツハイマー型認知症
・軽度レビ－小体型認知症
・脳血管性認知症・軽度認知障害
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開発中の診断装置と実験の様子
軽度認知症患者診断装置
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ブレイン・コンピュータインタフェース
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文字を認知した時の事象関連電位(P300)
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文字への注意と事象関連電位(P300)
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P300の検出と注意推定の原理
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BCIの操作特性
注意力が高い場合 注意散漫の場合
ち 正解
に 近い誤入力
ち 正解
も 遠い誤入力
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診断装置の概要
脳波（事象関連電位）
アクティブ型脳波センサ
P300-Speller
BCI System
注意特性可視化プログラム
課題提示
注意
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（１）事象関連電位(P300)の計測
アクティブ型脳波センサ
P300-Speller
BCI System
注意特性可視化プログラム
認知あり
認知なし
波形の違いを機械学習で分類する
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（２）注意している文字の推定
アクティブ型脳波センサ
P300-Speller
BCI System
注意特性可視化プログラム
注意散漫は推定値が遠い➡平均距離を算出する
注意
推定
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（３）注意数値化プログラム
アクティブ型脳波センサ
P300-Speller
BCI System
注意特性可視化プログラム
軽度認知症患者群(N=6)
平均距離=3.67（文字数=36）
健常若年者群(N=20)
平均距離=0.90（文字数=499）
度数分布
的の中心に数が多いほど認知良好
ばらつきが多いほぼ認知機能が低い
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（３）注意可視化プログラム
アクティブ型脳波センサ
P300-Speller
BCI System
注意特性可視化プログラム
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0-0.1 0.1-0.2 0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0-0.1 0.1-0.2 0.2-0.3 0.3-0.4 0.4-0.5 0.5-0.6
確率分布軽度認知症患者群(N=6)
平均距離=3.67（文字数=36）
健常若年者群(N=20)
平均距離=0.90（文字数=499）
認知良好なら鋭い山が現れる
認知機能が低いと山が現れない
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神経心理学検査で検証中
MMSE,MOCA-J
認知症のスクリーニング検査
FAB
前頭葉機能のスクリーニング検査
Apathy(やる気)スコア
BCI実験時にやる気(意欲)があるかを判別するための検査
GDS
うつ状態であるかを判別するための検査
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𝑦 = −0.57𝑥 + 5.03𝑟 = −0.63
𝑦 = −0.21𝑥 + 2.08𝑟 = −0.44
𝑦 = −0.25𝑥 + 3.31𝑟 = −0.53
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想定される用途・効果
• 診断時間を短縮できる– この装置の診断は15分程度であるが、認知症の問診・神経心理検査は60分程度必要であるから、診察時間を約1/4に短縮することができる。
• 外国人も診断できる– 診断装置を多言語化できる
– アジア共通仕様にする
試作したタイ語の診断画面
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実用化に向けた課題
• オープンソースによるソフトウェアの再構築
– いくつかのソフトウェアが別ライセンスの商用ソフトウェアで動作しているのでオープンソフトに書き換える必要がある
• 脳波計の簡易化
– 専門的な脳波計ではなくOpenBCIと
スマートフォンのような簡易な民生機器で作る必要がある OpenBCI約15万円
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企業への期待
• 小型化・一体化
現在 小型脳波計＋HMD
www.openbci.comより引用小型化・一体化（イメージ図）
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産学連携の経歴
• 2008年-2010年
– JST若手研究B: 20700437
– 「脳情報通信技術による手話文脈認知解析」 に採択
• 2015年-2017年
– JST基盤C:15K00762
– 「神経難病者のニーズ調査に基づく自立住環境支援スイッチの研究」に採択
ALS者のBCI使用の様子
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お問い合わせ先工学院大学 研究戦略部 研究推進課
担当者：西原・山岸Tel：０４２－６２８－４９４０[email protected]
本研究は工学院大学と東京医科大学の医工連携プロジェクトの一環として行われています。
共同研究者：東京医科大学 高齢総合医学分野羽生春夫 教授、馬原孝彦 准教授
