脑活动训练装置、脑活动训练方法以及脑活动训练程序制造方法及图纸

由脑活动训练装置实施的神经反馈训练是重复进行多个试验的训练，该脑活动训练装置用于进行将测量出的脑区域间的连接的相关性利用为反馈信息来使脑区域间的连接的相关性变化的训练，各试验包括静息期间T

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脑活动训练装置、脑活动训练方法以及脑活动训练程序
本专利技术涉及一种使用了脑功能成像法的脑活动训练装置、脑活动训练方法以及脑活动训练程序。
技术介绍
(生物标记物(Biomarker))将为了定量地掌握生物体内的生物学变化而将生物体信息数值化、定量化得到的指标称为“生物标记物”。FDA(美国食品药品局)将生物标记物定位为“作为正常生理、病理生理或者对治疗的药理学反应的指标来客观地测定、评价的项目”。另外，对疾病的状态、变化、治愈的程度赋予特征的生物标记物被用作用于确认新药在临床试验中的有效性的替代标记物(surrogatemarker)。血糖值、胆固醇值等是作为生活习惯病的指标而具有代表性的生物标记物。不仅包括尿、血液中包含的来自生物体的物质，还包括心电图、血压、PET图像、骨密度、肺功能等。另外，通过基因组分析(genomicanalysis)、蛋白质组分析(proteomeanalysis)的不断进步，发现了与DNA、RNA、生物体蛋白等相关联的各种生物标记物。关于生物标记物，不仅期待其应用于患病后的治疗效果的测定，还期待其作为用于防疾病于未然的日常指标来应用于疾病的预防，并且期待其在选择避免副作用的有效的治疗方法的个别化医疗中的应用。但是，在神经/精神疾病的情况下，尽管还对从生物化学或分子遗传学的观点来看能够用作客观指标的分子标记物等进行了研究，但是处于应该称为探讨阶段的状况。另一方面，还有对如下的疾病判定系统等的报告：使用NIRS(Near-InfraRedSpectroscopy：近红外光谱)技术，根据通过生物体光测量而测量出的血红蛋白信号的特征量，来对精神分裂症(schizophrenia)、抑郁症等精神疾病进行分类(专利文献1)。与此相对地，关于自闭症、抑郁症，还有与如下的判别器/分类器的技术有关的报告，该判别器/分类器能够通过针对如后述那样的脑区域间的静息态脑活动的功能性连接使用机器学习的技术来提取出各疾病的特征性的功能性连接，根据被提取出的功能性连接来将正常人和患者进行分类(专利文献2、专利文献3、非专利文献1)。(实时神经反馈(RealTimeNeurofeedback))近年来，作为神经/精神疾病的情况下的一种可能的治疗方法，探讨了实时神经反馈法。以利用核磁共振成像法(MRI：MagneticResonanceImaging)将与人脑的活动相关联的血流动态反应视觉化的方法、即功能性磁共振成像法(fMRI：functionalMagneticResonanceImaging)为首的脑功能成像法用于检测因感觉刺激、执行认知任务引起的脑活动与静息态、因执行对照任务引起的脑活动之间的不同来确定与所关心的脑功能的构成要素对应的脑活化区域、即明确脑的功能定位。另一方面，近年来，有对使用功能性磁共振成像法(fMRI)等脑功能成像法的实时神经反馈技术的报告(非专利文献2)。此外，为了实现这种实时神经反馈，重要的技术课题在于缩短摄像时间。为了缩短摄像时间，在非专利文献3、非专利文献4中公开了一种所谓的“多波段摄像”。上述的实时神经反馈技术作为精神疾病的治疗方法而受到关注。神经反馈是生物反馈的一种，受验者通过接受与自身的脑活动有关的反馈来学习操作脑活动的方法。例如有以下报告：当利用fMRI测量前扣带回的活动并将其实时地作为火焰的大小反馈给患者来使患者努力减小火焰时，中枢性的慢性疼痛既实时地得到改善而且也长期地得到改善(参照非专利文献5)。(静息态fMRI)另外，在最近的研究中，获知了静息态的脑也在活跃地进行活动。也就是说，脑内存在一种在脑的主动活动时镇静化、在脑休息时活跃地兴奋的神经细胞群。该神经细胞群在解剖学上主要位于左右的大脑相接合的内侧面、即前额叶内侧面、后扣带回、楔前叶、顶叶联合区的后半部、颞中回等。表示该静息态的基线脑活动的区域被命名为默认模式网络(DefaultModeNetwork；DMN)，作为一个网络而同步地活动(参照非专利文献6)。例如，作为正常人与精神疾病患者的脑活动不同的例子，能够列举出默认模式网络中的脑活动。默认模式网络是指在静息状态下能够观察到比正在执行目标指向性的任务时更活跃的脑活动的部位。做出过以下报告：与正常人相比，在精神分裂症、老年痴呆症等疾病的患者的该默认模式网络中能够观察到异常。例如，有以下报告等：在静息状态下，精神分裂症患者的属于默认模式网络的后扣带回皮质与外侧顶叶皮质、内侧前额叶皮质、小脑皮质的活动的相关性下降。另一方面，通过观察多个脑区域之间因任务等的不同引起的活动的相关关系的变化，来评价这些脑区域间的功能性连接(functionalconnectivity)。特别是，静息态下的通过fMRI得到的功能性连接的评价也被称为静息态功能连接MRI(rs-fcMRI：resting-statefunctionalconnectivityMRI)，还逐渐进行以各种神经/精神疾病为对象的临床研究。另外，作为探讨功能性连接与神经反馈之间的关系的前提，还有以下事例的报告：将特定的单一脑区域(ROI：RegionOfInterest)的活动度作为声音信号的音调反馈给受验者(非专利文献7)。但是，现状是未必清楚这种默认模式网络与特定的疾病如何相关、或者未必清楚这种脑区域间的功能性连接的相关性与上述的神经反馈之间的关联等。(DecNef法：解码神经反馈法(DecodedNeuroFeedback))另一方面，近年来，有对被称为解码神经反馈法(DecNef法)的新类型的神经反馈法的报告(非专利文献8)。人的感觉和知觉系统始终根据周围环境而发生变化。这样的变化多半发生在发展早期的确定阶段、即被称为“临界期”的时期。但是，成年人仍保持感觉和知觉系统的可塑性，以能够适应周边环境的重要变化。例如，报告了以下内容：成年人通过接受使用了特定的知觉刺激的训练或者暴露于特定的知觉刺激，来提高该训练任务的成绩或对知觉刺激的灵敏度，进而在几个月至几年的期间维持该训练结果(例如，参照非专利文献9)。这样的变化被称为知觉学习，确认了在所有的感觉器官、即视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉中分别发生这样的变化。在DecNef法中，不直接对受验者施加作为学习对象的刺激，而是检测脑的活动，并且对脑活动进行解码，仅将与期望的脑活动的近似度反馈给受验者，由此能够进行“知觉学习”。(核磁共振成像法)若简单地说明这种核磁共振成像法，则如下。即，以往，在人的临床成像诊断等中使用利用对于生物体中的原子、特别是氢原子的原子核的核磁共振现象的核磁共振成像法来作为对生物体的脑、全身的断面进行成像的方法。核磁共振成像法在将其应用于人体的情况下，与同样是人体内断层成像法的“X射线CT”相比，例如存在如下的特征。(1)能够得到与氢原子的分布及其信号弛豫时间(反映原子结合的强度)对应的浓度的图像。因此，呈现出与组织的特性差异相应的浓淡，从而易于观察组织本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脑活动训练装置，用于执行神经反馈训练，/n所述脑活动训练装置具备用于保存信息的存储装置，该信息用于在静息态基于按时间序列预先对表示多个第一受验者和多个第二受验者各自的脑内的多个规定区域的脑活动的信号进行测定而得到的信号，来从所述多个规定区域间的功能性连接中通过机器学习确定出为了判别规定的功能性连接的状态而以特征选择方式选择出的至少1个功能性连接中的训练对象的功能性连接，/n所述第一受验者属于具有成为目标模式的功能性连接的时间相关性的第一模式的组，所述第二受验者属于具有与所述目标模式不同的功能性连接的时间相关性的第二模式的组，/n所述脑活动训练装置还具备脑活动探测装置，该脑活动探测装置用于按时间序列探测表示所述神经反馈训练的被训练者的脑内的多个脑区域的脑活动的信号，所述被训练者的脑内的多个脑区域各自与所述第一受验者及所述第二受验者的脑内的多个规定区域分别相对应，/n所述脑活动训练装置还具备呈现装置和运算装置，/n所述神经反馈训练是重复进行多个试验的训练，各试验包括静息期间、在所述静息期间后续的思考期间以及在所述思考期间之后呈现反馈信息的呈现期间，/n所述运算装置构成为进行以下处理：/ni)针对所述被训练者，根据由所述脑活动探测装置在所述静息期间探测到的信号，来计算与所述训练对象的功能性连接相对应的各所述规定区域的活动度的基线水平，/nii)针对所述被训练者，根据由所述脑活动探测装置在所述思考期间探测到的信号和所述基线水平，来计算与所述训练对象的功能性连接相对应的所述规定区域的活动度的时间相关性，/niii)基于计算出的所述时间相关性，根据与所述目标模式的近似度，来计算报酬值，/niv)将表示所述报酬值的大小的反馈信息通过所述呈现装置呈现给所述被训练者。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180309 JP 2018-0429091.一种脑活动训练装置，用于执行神经反馈训练，
所述脑活动训练装置具备用于保存信息的存储装置，该信息用于在静息态基于按时间序列预先对表示多个第一受验者和多个第二受验者各自的脑内的多个规定区域的脑活动的信号进行测定而得到的信号，来从所述多个规定区域间的功能性连接中通过机器学习确定出为了判别规定的功能性连接的状态而以特征选择方式选择出的至少1个功能性连接中的训练对象的功能性连接，
所述第一受验者属于具有成为目标模式的功能性连接的时间相关性的第一模式的组，所述第二受验者属于具有与所述目标模式不同的功能性连接的时间相关性的第二模式的组，
所述脑活动训练装置还具备脑活动探测装置，该脑活动探测装置用于按时间序列探测表示所述神经反馈训练的被训练者的脑内的多个脑区域的脑活动的信号，所述被训练者的脑内的多个脑区域各自与所述第一受验者及所述第二受验者的脑内的多个规定区域分别相对应，
所述脑活动训练装置还具备呈现装置和运算装置，
所述神经反馈训练是重复进行多个试验的训练，各试验包括静息期间、在所述静息期间后续的思考期间以及在所述思考期间之后呈现反馈信息的呈现期间，
所述运算装置构成为进行以下处理：
i)针对所述被训练者，根据由所述脑活动探测装置在所述静息期间探测到的信号，来计算与所述训练对象的功能性连接相对应的各所述规定区域的活动度的基线水平，
ii)针对所述被训练者，根据由所述脑活动探测装置在所述思考期间探测到的信号和所述基线水平，来计算与所述训练对象的功能性连接相对应的所述规定区域的活动度的时间相关性，
iii)基于计算出的所述时间相关性，根据与所述目标模式的近似度，来计算报酬值，
iv)将表示所述报酬值的大小的反馈信息通过所述呈现装置呈现给所述被训练者。


2.根据权利要求1所述的脑活动训练装置，其中，
所述近似度通过针对所述思考期间的所述时间相关性越接近目标时间相关性则近似度越高的函数来规定。


3.根据权利要求1或2所述的脑活动训练装置，其中，
所述第一受验者和所述第二受验者的脑内的多个规定区域是在解剖学上规定的脑区域，
与所述训练对象的功能性连接相对应的所述被训练者的脑内的多个脑区域设为在执行用于确定所述脑区域的已知的任务时脑活动激活或未激活的区域，是按每个所述被训练者事先确定的区域。


4.根据权利要求1～3中的任一项所述的脑活动训练装置，其中，
所述训练对象的功能性连接包括左背外侧前额叶皮质与左楔前叶及左后扣带回皮质之间的功能性连接。


5.根据权利要求1～4中的任一项所述的脑活动训练装置，其中，
所述第一受验者是正常人，
所述第二受验者是...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田贵志，河内山隆纪，川人光男，吉冈利福，
申请(专利权)人：株式会社国际电气通信基础技术研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP