技術者が脳波を勉強するときに役立ちそうなサイトまとめ

脳波学習

これまで脳波を全く触れてこなかった人が、脳波を工学的に応用したくなったときに勉強すべきところを自分なりにまとめてみました。情報が古かったり抜け漏れがあると思いますがご容赦ください;;(元気があれば改訂予定)

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はじめに

脳波と一括りにいっても、心理学、臨床学、工学、神経生理学などなど、分野によって考え方が異なっていたりします。ここでは工学の立場で技術者が知るべき情報をまとめることに挑戦しました。基本的に数学を使わないもの、無料なものを選びました。具体的には、以下の要点を説明しているサイトをまとめました。

• 脳波はどうやって生じるの？
• 脳波はどのようにデータとしてサンプリングされるの？
• 脳波はどのように解析するの？
• 脳波を測定する上で気を付けること

脳波はどうやって生じるの？

• 脳波判読の基礎
  とても分かりやすい。高校生物の話を前提にしているので適宜調べる必要があるかも。
• 高校生物「ニューロンの構造」
  高校生物で関連の用語を調べると、分かりやすい動画がたくさんある。
• 脳地図
  脳の構造がパッとつかめるかも。
• 電極の深度
  ECoGをはじめとする侵襲式については、ニューラリンクなどのスタートアップや学術研究を調べると、インパクトの強い映像が出てきたりする。
• 脳情報の取得方法
  EEGで取得できる脳情報の特徴。

脳波はどのようにデータとしてサンプリングされるの？

• デジタル脳波計
  デファクトスタンダードであるデジタル脳波型について分かる。

• キャリブレーション
  測定機を使う上で一般的なキャリブレーションの概念について分かる。

• ADコンバータ
  デジタル値を取得する上で一般的なADコンバータの概念について分かる。

脳波はどのように解析するの？

• 脳波判読
  脳波の実物を見れる。
• ミユキ技研
  ちょっと難しいが、基礎的な信号処理を押さえている。vol1.vol8.vol.13が特に大事だと思う。
• アルゴリズム全体
  説明が分かりやすい。
• 信号処理
  上記記事よりも具体的な数式があるので一層本質がわかる。あとコーディングしやすい。
• 正規化
  図が少ないので、わからない単語を適宜調べるといい感じ。

脳波を測定する上で気を付けること

• 電極の付け方
  電極の付け方について書いてある。これに加えて、脳波型が有線の場合は
• アーティファクト
  ノイズが整理されていて分かりやすい。

おまけ

• EEGLab
  一通りの解析ツールが揃っている。大体は機械学習ライブラリで自前で組める。これを使って実際に解析をすると理解が深まる。ただmatlab環境なので、学生でないと高額で使えたもんじゃない。BCI2000とかを使うことになる。オーバーヘッドが気になる場合は、機械学習ライブラリで自前実装がおすすめ。
• EEGオープンデータ
  オープンデータの例。調べると色々出てくる。これはBCI Competitionのやつ。
• 脳波判読技術に関する現状
  パッと調べて出たやつ。ここに書いてあることを深掘りすると、知識が深まりそう。

最後に

以上が分かれば、あとは適宜調べていけばどんどん詳しくなると思います。実験をするのであれば、学術評価の高い論文を調べ、実験環境の構築を真似る。解析をするのであれば具体的なノイズ処理手法やクラス分類手法などを調べるといった感じです。