理系にゅーす

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脳波

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1: 2019/03/19(火) 14:20:23.64 ID:CAP_USER
地磁気とは地球内部のコアによって発生している磁場のことであり、南極側がN極、北極側がS極となっています。いくつかの動物は地磁気を感知して利用することが知られていましたが、これまでのところ人間が磁場を感知できるのかどうかは明らかになっていませんでした。カリフォルニア工科大学の生物学・生物工学部教授である下條信輔氏らの研究チームは、人間の脳波を観察しながら磁場を変化させる実験を行い、「人間が磁場を感じ取ることができる」という証拠を発見したと発表しました。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/19/human-magnetic-sense-scientists-find/03_m.jpg

Transduction of the Geomagnetic Field as Evidenced from Alpha-band Activity in the Human Brain | eNeuro
http://www.eneuro.org/content/early/2019/03/18/ENEURO.0483-18.2019

New evidence for a human magnetic sense that lets your brain detect the Earth's magnetic field
https://theconversation.com/new-evidence-for-a-human-magnetic-sense-that-lets-your-brain-detect-the-earths-magnetic-field-113536

Scientists Find Evidence That Your Brain Can Sense Earth's Magnetic Field
https://www.livescience.com/65018-human-brain-senses-magnetic-field.html
https://i.gzn.jp/img/2019/03/19/human-magnetic-sense-scientists-find/img-snap09477_m.png

コンパスのN極が北を向くのは地磁気の働きによるものですが、地磁気は地球の表面においてはかなり弱く、せいぜい冷蔵庫に貼り付くマグネットの100分の1程度の磁力しかありません。しかし、地球には磁場を感じ取り、ナビゲーションに役立てている動物も存在します。たとえば渡り鳥やウミガメといった動物は、地球の磁場を利用して方角や場所を判断しています。

その一方で、人間が磁場を感知できるのかどうかという疑問には、長年にわたって答えが出ていませんでした。人間が磁場を感知できるという説に好意的な研究結果もあれば否定的な結果もあり、何十年にもわたって意見の一致を見なかったとのこと。

長らく人間の磁場感知能力について確かな意見が出なかったのは、過去の研究の多くが「日常的な人間の感覚」に頼っていたからだと研究チームは考えています。ほぼ全ての人間は日常生活において磁場を意識することはなく、たとえ磁場が日常生活に影響を及ぼしていたとしても、それは無意識的か非常にかすかなものにとどまります。そこで、生物学者や認知神経学者などを含んだ下條氏らの研究チームは別のアプローチを取り、神経科学的な証拠を発見しようと試みました。
https://i.gzn.jp/img/2019/03/19/human-magnetic-sense-scientists-find/01_m.png

研究チームは成人した34人の被験者に導体で囲まれた特殊なファラデーケージに座って目を閉じてもらい、被験者の脳波を観察しました。ファラデーケージはワイヤーに電流を通すことで制御された磁場を発生させることが可能な造りとなっており、研究チームはケージ内の磁場を自由に操ることができたとのこと。ファラデーケージに特殊な磁場を発生させていない状態では、実験が行われた場所である北緯60度の位置に等しい磁場がケージ内にかかっていたそうです。

通常、人々の日常生活で頭をくるりと回したり、前後の向きを入れ替えたりすると、脳に対して磁場の方向が相対的に変化します。

続きはソースで
ダウンロード (2)


引用元: 【地磁気】「人間は地球の磁場を感じ取ることができる」という証拠を研究者が発見[03/19]

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1: 2019/02/20(水) 16:17:47.94 ID:CAP_USER
マウスの脳を使った実験で、脳の組織が切断されていても1つのニューロンから別のニューロンへ、ワイヤレスに接続できる可能性が示されました。これまでに確認されていない全く新しい方法で脳がコミュニケーションを取っていると研究者はみています。

Slow periodic activity in the longitudinal hippocampal slice can self‐propagate non‐synaptically by a mechanism consistent with ephaptic coupling - Chiang - 2019 - The Journal of Physiology - Wiley Online Library
https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1113/JP276904

Discovering a new form of communication in the brain The Daily
https://thedaily.case.edu/discovering-a-new-form-of-communication-in-the-brain/

Neuroscientists Say They've Found an Entirely New Form of Neural Communication
https://www.sciencealert.com/neuroscientists-say-they-ve-found-an-entirely-new-form-of-neural-communication

これまで、ニューロンは「シナプス伝達」「軸索輸送」「ギャップ結合」という3つの方法でコミュニケーションを取っていると考えられてきました。一方、科学者たちは多くのニューロンが一斉に発火すると弱い電場が発生することを脳波測定で観察してきましたが、この活動は非常に小さいため神経活動にはあまり影響しないと考えられてきました。しかし、医用生体工学の研究を行うDominique Durand教授らは、電場によって脳がこれまで知られていなかった方法でコミュニケーションを取っている可能性を示しました。

「私たちはまだ、この発見の『だから何?』という部分を理解していません。しかし、これは脳における全く新しいコミュニケーションの方法であるという事実にとても興奮しています」とDurand氏は述べています。

Durand氏らの研究チームが行ったのはin vitro、つまり試験管内などの条件下で行う実験です。マウスの頭部から抽出した海馬をスライスして脳波を観察したところ、ゆっくりした脳波の周期的活動が電場を発生させていたとのこと。

続きはソースで

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20190220-discovering-new-form-brain-communication/
images


引用元: 【脳神経学】脳は組織が切断されていてもワイヤレスで接続する可能性がある[02/20]

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1: 2019/01/30(水) 20:09:45.43 ID:CAP_USER
コロンビア大学でニューロエンジニアリングについて研究するニマ・メスガラニ准教授が、脳の信号を「耳で聞いて理解可能な会話音声」に変換するシステムを作成しました。このシステムを用いれば口に出さなくても脳の信号を読み取るだけで、何を考え話そうとしているかが理解できるようになります。

Towards reconstructing intelligible speech from the human auditory cortex | Scientific Reports
https://www.nature.com/articles/s41598-018-37359-z

Columbia Engineers Translate Brain Signals Directly into Speech | Zuckerman Institute
https://zuckermaninstitute.columbia.edu/columbia-engineers-translate-brain-signals-directly-speech

メスガラニ准教授がコンピューターを用いて脳波を直接理解可能な会話音声に変換するシステムを開発しました。このシステムは、これまでに前例のないレベルで脳波から人の話し言葉を生成することが可能です。システムは音声合成器と人工知能を活用したものとなっており、コンピューターが脳と直接通信するための新しい方法につながる技術として期待が集まっています。

メスガラニ准教授のシステムは、筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者や脳卒中から回復した人など、脳は機能しているものの上手く話すことができない人が外界とのコミュニケーション能力を取り戻すための大きな助けとなる可能性があります。なお、メスガラニ准教授の研究結果は科学誌のScientific Reportsで公開されています。

脳波を直接理解可能な会話音声に変換するための研究でリーダーを務めたメスガラニ准教授は、「我々の声は、周囲の友人や家族および世界中の人々とつながるための役に立つものです。よって、怪我や病気で自分の声が出せなくなってしまうということは、とても悲しいことです。しかし今回の研究により、我々はその力(声を出すということ)を取り戻すための方法を見つけたということになります。正しい技術を使えば、1度声が出せなくなってしまった人であっても、再び聞き手に理解してもらうことが可能な会話が行えるようになるということを示すことができました」と、研究の意義について語っています。

過去数十年にわたる研究から、人間が言葉を発する際、もしくは何か話すことをイメージする時でさえ、人間の脳には明らかな活動パターンが現れることが明らかになっています。また、反対に誰かの話を聞く時、もしくは聞くことを想像する時にも、脳でははっきりと認識可能な信号パターンが現れます。これらのパターンを記録し、その内容を解読するという研究はこれまでにも行われてきました。

メスガラニ准教授も同じように脳の信号から話そうとしていた内容を解読するという研究を行ってきた人物で、同分野における初期の研究では脳の一次聴覚野から記録した信号を分析して会話内容を再構成しようとするコンピューターモデルの作成を行っています。しかし、このアプローチでは理解しやすい会話音声を生成することが困難であったため、メスガラニ准教授ら研究チームは別の手法に挑戦することとなります。

以下の画像をクリックすると、メスガラニ准教授らが開発したシステムによる、「脳の活動パターンを分析して生成した音声」が再生できます。少し聞き取りづらいものの、英語で0から9までの数字を読み上げていることがわかります。
https://zuckermaninstitute.columbia.edu/sites/default/files/m5_dnn_vocoder.mp3

続きはソースで

https://gigazine.net/news/20190130-translate-brain-signals-speech/
ダウンロード


引用元: 脳の信号を読み取り「耳で聞いて理解可能な会話音声」に変換するシステムが誕生[01/30]

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1: 2018/10/14(日) 21:17:55.42 ID:CAP_USER
3人組がそれぞれの脳を接続し、思考を共有することに成功しました。実験で3人はテトリスのようなブロックゲームを共同プレイし、高い成功率を記録したとのこと。今回は3人プレイでしたが、スケールアップさせて、ネットワークを通じた複数人での共同プレイも可能になるとみられています。

[1809.08632] BrainNet: A Multi-Person Brain-to-Brain Interface for Direct Collaboration Between Brains
https://arxiv.org/abs/1809.08632

Scientists Have Connected The Brains of 3 People, Enabling Them to Share Thoughts
https://www.sciencealert.com/brain-to-brain-mind-connection-lets-three-people-share-thoughts

ワシントン大学の研究者たちが行った実験は、脳の活動を示す電気刺激を記録する脳波計(EEG)と弱い電流で脳内のニューロンを興奮させる経頭蓋磁気刺激法(TMS)を持ちいて行われました。研究者は「BrainNet」と呼ばれるこの装置を使い、最終的にはインターネット越しに3人の思考を接続することに成功したとのこと。

「私たちの知る限り、BrainNetは複数人が共同の問題を解決するために、非侵襲的な方法で直接脳と脳を接続できるようにする初めてのインターフェースです」「このインターフェースは脳と脳を直接コミュニケーションさせることで、3人が協力的にタスクを解決できるようにさせました」と研究者は述べています。

実験では、被験者3人のうち2人の「送信者」は脳波計の電極を接続され、テトリスのような落下するブロックを積み上げるゲームをプレイしました。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2018/10/14/connected-brains-share-thoughts/00.jpg
https://gigazine.net/news/20181014-connected-brains-share-thoughts/
ダウンロード (4)


引用元: 【脳波】脳を接続しテレパシーのように思考をシェアしてテトリスの3人共同プレイに成功[10/14]

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1: 2018/08/29(水) 01:46:33.15 ID:CAP_USER
 寝ているときに夢を見ないマウスを遺伝子操作でつくることに、理化学研究所などのグループが成功した。人間にもある睡眠との関係が深い遺伝子を特定したことで、睡眠障害などの治療薬開発につながる可能性があるという。28日付の米科学誌セルリポーツで発表する。

 睡眠には、体も脳も休んでいる「ノンレム睡眠」と、体は寝ているが脳は起きている「レム睡眠」の二つがある。レム睡眠のときには夢を見たり、記憶が固定されたりすることが知られている。

 理研生命機能科学研究センターの上田泰己チームリーダー(薬理学)らは、「Chrm1」と「Chrm3」という二つの遺伝子が、睡眠との関係が深いことを発見。

続きはソースで

論文はウェブサイト(https://doi.org/10.1016/j.celrep.2018.07.082別ウインドウで開きます)で読める。

https://www.asahicom.jp/articles/images/AS20180828004062_commL.jpg
https://amd.c.yimg.jp/im_siggSzWbgQVyHmNAmwZW0sklDg---x400-y281-q90-exp3h-pril/amd/20180829-00000001-asahi-000-1-view.jpg

朝日新聞デジタル
https://www.asahi.com/articles/ASL8S5W0ZL8SULBJ00H.html
ダウンロード (2)


引用元: 「夢見ないマウス」遺伝子操作で作製 レム睡眠ほぼゼロ[08/29]

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1: 2018/08/17(金) 15:48:02.55 ID:CAP_USER
脳波を読み取るセンサーを用いることで人間の「心」を読み取る装置を開発するNeurableが、HTC製VRヘッドセット「Vive」向けの開発キットを発表しました。
この装置を使えば、まるで映画「スター・ウォーズ」でルーク・スカイウォーカーがフォースを使ってライトセーバーを手に取ったように、頭で考えるだけで画面内のメニューを操作することが可能になり、ゲームをはじめとするコンテンツの在り方に新しい可能性を広げることになりそうです。

Developers | Neurable INC
http://www.neurable.com/developers

Announcing the world’s first brain-computer interface for virtual reality
https://medium.com/neurable/announcing-the-worlds-first-brain-computer-interface-for-virtual-reality-a3110db62607

Neurableが発表したのは、HTC Viveのヘッドストラップと交換することで脳波センサーを装着できるハードウェアと、ゲーム開発に使うことができるSDK(ソフトウェア開発キット)です。

センサーは頭部全体をぐるっと覆うように配置されています。

それぞれのセンサーには電極が取り付けられており、これらを頭皮に接触させて微弱な脳波信号を読み取るようになっています。

続きはソースで

https://i.gzn.jp/img/2017/08/08/neurable-bci-headset-htc-vive/00_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2017/08/08/neurable-bci-headset-htc-vive/04_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2017/08/08/neurable-bci-headset-htc-vive/01_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2017/08/08/neurable-bci-headset-htc-vive/02_m.jpg
https://i.gzn.jp/img/2017/08/08/neurable-bci-headset-htc-vive/03_m.jpg
https://cdn-images-1.medium.com/max/1600/1*Qe_x4jwyEwWcrfM0v6-_NA.gif

GIGAZINE
https://gigazine.net/news/20170808-neurable-bci-headset-htc-vive/
ダウンロード (3)


引用元: 【脳波】頭で考えるだけで操作することが可能になるVRヘッドセット「Vive」向け開発キットをNeurableが発表[08/08]

【脳波】頭で考えるだけで操作することが可能になるVRヘッドセット「Vive」向け開発キットをNeurableが発表の続きを読む
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