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内閣府 革新的研究開発推進プログラム（ImPACT）

プログラム・マネージャー 山川 義徳

脳情報の可視化と制御による 活力溢れる生活の実現

～研究開発計画資料 ２０１５年度版～

公開版

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オープンな脳情報インフラ基盤（ＰＭ直轄）

携帯型BMI （ATR川人*）

脳ビッグデータ （京大神谷*）

脳ロボティクス （阪大石黒*）

＊領域の 統括技術 責任者

健康

教育

情報

脳情報マネジメント（標準化コンソーシアム Brain Business Bridging Consortium; Ｂ３Ｃ）

脳アンチエイジング アラヤ金井・順天青木・ 京大村井・島根大山口

脳サーチエンジン 京大・ATR神谷 ＋東大原田

脳エデュケーション 京大原・東大岡ノ谷・

生理研井本＋京大辻本

時空間脳情報解析 ATR須山

＋ＮＴＴ武本／岐阜大松下

高密度脳情報計測 ATR山下・佐藤 ＋理研北城

機械学習脳情報推定 ATR今水 ＋島津井上

運動対話活性化ロボット NICT山本・ATR森本、山崎

＋阪大苧阪

アンドロイドフィードバック ATR西尾・阪大平田・

NICT鈴木

情動制御ロボティクス ATR住岡・阪大中江

＋東大開

＊グループ責任者 （指定機関） グループ責任者 （公募機関）

ｲﾝﾌﾗグループ責任者

異業種異分野の脳関連研究者が集う研究体制

ブレインアシスト 阪大前田

脳の健康プログラム 筑波大根本／中京大荒牧

汎用型脳計測応用 東大生田・NCL・金工大・理研

／生理研乾・東海光学

（ＰＭ直轄）

サイエンティフィック アドバイザー 理研甘利

ユースケース 阪大中江・ATR西尾・

九大寺本

脳情報クラウド 理研渡辺、水野・

京大阿部・東大岡ノ谷

脳ドッククラウド 島根大小林・

岩手医大佐々木・高知工大朴

フィールド構築 京大富塚、依田、後藤

3

携帯型ＢＭＩ領域

ステージ１

ステージ２

ステージ３

機械学習推定技術・ニューロフィードバック技術 【ATR今水】

携帯型BMIによる作業記憶低下防止 システムのプロトタイプ開発と社会実装 →中高年労働人口の確保

作業記憶課題 3つ前に示された 文字と同じなら ボタンを押す

活動パターン 結合パターン

推定脳機能

フィードバック

DecNef・結合NF

個人の作業記憶を 左右する脳活動や 結合パターンの特定

大型装置における ニューロフィードバック

技術開発

携帯型BMI(NIRS)への技術移植

脳アンチ エイジング との連携

運動対話 活性化ロボット との連携

脳機能の推定

脳活動の推定

【ＢＭＩ×健康】機械学習脳情報推定カテゴリー（今水グループ）

4

ATR 所長 今水 寛

活動パターン 結合パターン

NIRSでのfMRI成果の検証

NIRSでの 脳機能結合

解析ソフトウェア開発

ニューロ フィードバック システムの開発

MRI 単独全脳NIRS計測 MRI-NIRSの同時計測

NIRSニューロフィードバック試作機を完成 原理検証

DecNef・結合NF フィードバック

原理検証用のプロトタイプ試作

MRI

【ＢＭＩ×健康】機械学習脳情報推定カテゴリー（井上グループ）

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ステージ１

ステージ２

ステージ３

携帯型BMIによる作業記憶低下防止 システムのプロトタイプ開発と社会実装

島津製作所 副部長 井上 芳浩

【ＢＭＩ×教育】時空間脳情報解析カテゴリー（須山グループ） ステージ１

ステージ２

ステージ３

時空間脳情報解析技術と 簡易実空間フィードバック

技術の研究開発 【ATR須山】

実空間での脳情報解析によるフィードバック・環境制御 を通じた新たな人材育成サービス支援の実現

1名の情動 (ストレス等) の 見える化とフィードバック

BMIから定量化 された情動を フィードバック

公募を通じた 産学連携共同研究による 社会実装トライアル

複数名の情動 (共感等)の 見える化とフィードバック

BMIから 定量化された 共感に基づき 空間を制御

社会実装トライアル 産学連携のサービス展開

BMIハウス

6

ATR 室長 須山 敬之

脳エデュ

ケーション

との連携

情動制御

ロボティクス

との連携

脳情報の可視化技術を住環境設計へ適用することを目指し、 住環境デザイナーへの知見のフィードバックと

居住者のコミュニケーション活性化による活力向上を図る

ステージ１

ステージ２

ステージ３

居住者それぞれの状態や状況に合わせた住環境提供技術の研究開発【NTT武本】

時系列での 情動評価

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NTT 主幹研究員 武本 充治

eden: Evidence-based Design of ENvironment

課題B.情動の可視化 による住環境評価

課題A.住環境における情動の可視化および計測簡易化

課題C.情動の可視化による 評価・制御システム提供手法

アンケート等で明確な差があ ることが明らかなユースケース を活用しての有効性評価

特定の静的な空間 制御サービスへの 適用と有効性評価

↑ センシング・情動デコーダを 連携した時系列での 可視化システム構築

空間デザイン・空間制御 サービスでの要求に応じた 改善と適用可能性の検証

↑ 各種センサを組み合わせた 情動評価・推定手法の改善

時系列での変化など、アン ケート等では明確にできない ユースケースにおける有効性

評価

住環境デザイナー（第三者） による有用性評価

特定の動的な空間 制御サービスへの 適用と有効性評価

時空間脳情報

解析Gとの連携

設置型 機器

可搬型 機器

【ＢＭＩ×教育】時空間脳情報解析カテゴリー（武本グループ）

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【ＢＭＩ×教育】時空間脳情報解析カテゴリー（松下グループ） ステージ１

ステージ２

ステージ３

作業中の感覚刺激により生じる

脳波にもとづく集中状態の評価と

作業効率向上につながる教示/補助の提案

感覚刺激により生じる脳波にもとづく

作業中の集中位置・集中時間の評価

作業の評価法および教示／補助法の構築 システム開発

感覚刺激装置の開発

作業教示／補助装置の開発

専用・脳波計測装置の開発

作業評価結果にもとづく

教示／補助法の提案と検証

感覚刺激モジュール 脳波計

作業 評価

組立部品

教示／補助用ロボットアーム

作業者

感覚認識

岐阜大 助教 松下 光次郎

【ＢＭＩ×情報】高密度脳情報計測カテゴリー（山下グループ）

高密度脳情報計測技術の研究開発 【ATR山下】

ＡＴＲ 室長 山下 宙人

光脳計測による脳状態モニタリング技術を利用した 新サービスのプロトタイプ提案

ひらめき度や注意散漫度 などの脳状態推定：

原理検証

計測方法確立 解析方法確立

アルゴリズム改良

ひらめき度や注意散漫度 などの脳状態推定： 応用可能性検証

fMRI

高密度NIRS

従来NIRS

アプリケーション提案

課題2：高密度NIRSによる精確な脳結合計測法 課題1：脳状態推定法の開発

ステージ１

ステージ２

ステージ３

9

ステージ１

ステージ２

ステージ３

【理研 北城・ 大分大学 末谷 】 【京都大学 水原・青柳】

位相振動子モデルと脳波ｆＭＲＩ同期計測による脳ネットワークの内部ダイナミクス解析

共通ノイズ誘起脳波による個人認証

高密度時空間脳情報にもとづく個人認証・個性の特徴解析

非線形ダイナミクスの特徴量抽出と脳機能個性との対応の解析

脳波コンシステンシーのメカニズム検証と個人認証システム最適化 脳機能の個性の推定と分類システムの開発

理化学研究所 ユニットリーダー 副チームリーダー 北城 圭一

脳波ダイナミクスによる個人認証と個性の分類

高密度時空間脳情報解析

ノイズ誘起脳波の個人内コンシステンシー（一貫性）解析

位相振動子モデル推定 頭皮脳波

結合推定

fMRI-EEG同時計測

【ＢＭＩ×情報】高密度脳情報計測カテゴリー（北城グループ）

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脳ビッグデータ領域

１．脳画像解析支援サービスの開発 【アラヤブレインイメージング金井】

【脳ビッグ×健康】脳アンチエイジングカテゴリー（金井グループ） ステージ１

ステージ２

ステージ３

２．多面的な解析法の開発

自分の脳の健康を多面的に知ることのできるサービスの実現 とグローバル展開

脳構造自動解析 システム構築

脳解析サービス 実証実験

脳ドックを通じた 市場投入

拡散ＭＲＩ解析の開発と実証

安静時ＭＲＩ解析の開発と実証

機能的ＭＲＩ解析の開発と実証

認知機能 気力 個人特性 うつ気分 …等

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Araya Brain Imaging CEO

金井 良太

【脳ビッグ×教育】脳エデュケーションカテゴリー（原グループ）

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ステージ３

１．暗黙知教育に関する 教え手と学び手の 基礎理論構築 【東大 岡ノ谷/ 生理研 柿木】

ステージ１

ステージ２

暗黙知の学習支援

- おもてなし、創造的活動、快適生活への応用展開 -

情報・製造 デザイン企業

流通・サービス 企業

IT サービス

対人 サービス

金融 サービス

産学連携教育コンソーシアム （ノウハウ体系化・人材輩出）

無意識知覚と 動機付けに関する 脳科学基盤研究

おもてなしの 脳科学研究

おもてなしの プロトタイプ検証

暗黙知の集積 とフィールド実証

３．多様なシーンでの脳情報蓄積・活用

標準的な撮像プロトコル によるプロアマ脳データベース など仕組み、インフラの構築

フィールド実証 評価指標の構築

・・・

２．リテラシー・デザイン能力 向上の教育方法・モデル 構築

【京大・経営管理 原、 情報学 田中】

暗黙知学習 の仮説構築・ プロトタイプ検証

おもてなし基礎 能力評価尺度

学習促進の 環境デザイン

京大 経営管理 副院長・教授 原 良憲

聴衆の脳活動にもとづくプレゼンテーション学習支援サービスの事業化

• ベンチャー企業により、既存のサービスの強化および新規市場開拓

• 他者の脳をもとに自身の脳を最適化する点で、科学としての新規性・重要性も兼備

高評価のプレゼンは、 聴衆の脳のどの部位に どのように「響いて」

いるのか

プレゼンの どこをどう改善すれば、

聞き手の脳が 理想のパターンに

近づくのか

プレゼン学習支援 サービスを如何にして

市場に出して 展開していくか

事業化

プレゼン学習支援 サービスの実現と展開

学習支援法の 開発と検証

プレゼンの学習法を 開発・マニュアル化

聴衆の脳活動 パターン抽出

プレゼンを聞き手の脳活動から評価

京都大学 准教授 辻本 悟史

【脳ビッグ×教育】脳エデュケーションカテゴリー（辻本グループ）

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ステージ３

ステージ１

ステージ２

【脳ビッグ×情報】脳サーチエンジンカテゴリー（神谷グループ）

脳サーチエンジン基盤技術の研究開発 【ATR神谷】

多様な心的情報を解読し デザイン評価やマーケティング をサポート

ステージ１

ステージ２

ステージ３

知覚情報解読に基づく 印象評価の実装

想起情報解読に基づく 消費者行動予測と分類

脳とWebの結合 による言葉にできない イメージの共有

イメージや形容詞 の脳DBによる 推定と活用

脳活動に基づく 消費者行動の予測 とマーケティング支援

脳情報に基づく コンテンツ生成と Webとの連結

ニューロ ベンチャー 創業

心的情報の脳DB

イメージ共有システム

売上予測

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京都大学 教授

神谷 之康

ＳＮＳの テキスト情報や動画など

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3変量以上モダリティを扱うモデルの構築

データが欠損・少量でもモデルを安定して構築可能なアルゴリ

ズムの開発

モダリティ間の 相互変換手法

の開発

脳情報・画像・言語のデータベース構築

脳情報，画像，言語を相互変換可能なシステム 画像やテキストの人に与える印象の定量化（広告，デザインへの活用）， 脳情報の可視化等

𝑍

𝑋1 𝑋2

𝑋3

（例：画像）

（例：言語）

（例：脳情報）

（例：脳情報・画像・言語の共通概念）

𝑍

𝑋1 𝑋2

𝑋3

A lady was interviewed by the robot.

𝑍

𝑋1 𝑋2

𝑋3 相互変換

欠損

A lady was interviewed by the robot.

画像

画像

言語

言語

脳情報

脳情報

【脳ビッグ×情報】脳サーチエンジンカテゴリー（原田グループ）

東京大学 教授

原田 達也

実データ利用

ステージ１

ステージ２

ステージ３

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脳ロボティクス領域

【脳ロボ×健康】運動対話活性化ロボットカテゴリー（山本グループ）

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ステージ１

ステージ２

ステージ３

理解度検出指標の 精度向上

脳活動計測から生理 センシングと連動する 対話理解の指標同定 脳活性化効果の検証

【NICT 山本・ ATR 森本】 【ATR 山崎】

対話活性化ロボット 運動活性化ロボット

テレノイドを用いた 対話活性化実証実験

システム統合・総合的な健康生活サポートシステムの構築

運動イメージ判別・評価指標の策定 技能分析に基づくロボット制御則の設計 脳計測による脳活性化効果の検証

力覚デバイスと多点モーションセンサーによるトレーニングシステムの開発 高度な運動スキルに応用

運動による脳機能の活性化を 複数被験者で検証

運動活性化システムの実証実験 スポーツ向けトレーニングシステムの開発

NICT 主任研究員 山本 知幸

運動・対話継続を促進し、 脳-身体関係の健全性を維持するロボット技術の提供

【脳ロボ×健康】運動対話活性化ロボットカテゴリー（苧阪グループ）

大阪大学 教授

苧阪 満里子

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【脳ロボ×教育】情動制御ロボティクスカテゴリー（住岡グループ） ステージ１

ステージ２

ステージ３

生理指標による 心理状態推定 【阪大中江】

情動制御ロボット及び環境制御システムの開発 【ATR住岡／阪大基礎工】

新たな人材育成サービスの付加価値を 向上させるロボティクス技術の提供

作業効率を高める 環境制御システムの プロトタイプ開発 作業効率を高める

ロボットの研究開発

対話能力を高める 環境制御システムの プロトタイプ開発

意図理解・伝達を 促進するロボット開発

集中力 創造性等

脳波とホルモン・ 免疫系の関係 の調査研究

作業効率 対話能力 を規定する 生理状態の モデル化

ニューロロボットベンチャー創業

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ＡＴＲ グループリーダ 住岡 英信

ステージ１

ステージ２

ステージ３

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東京大学 教授 開 一夫

【脳ロボ×教育】情動制御ロボティクスカテゴリー（開グループ）

脳情報に基づくセラピー技術との開発 【東大 開一夫】

ロボットセラピーのための基盤技術の提供

エキスパート暗黙知の可視化システムプロト

タイプ開発 コミュニーションエキスパートは「何時」コミュニケートするのか？ クライアントのデータEEG/筋

電計の活用

脳波のリアルタイム解析と「差分」を埋めるためのフィードバックシステム プロトタイプ開発 エキスパートとノービス

の差分は？

人型ロボットを用いた実証研究 脳波のリアルタイム解析に基づいた適時・適切の出力

【脳ロボ×情報】アンドロイドフィードバックカテゴリー（西尾グループ）

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２．MEG（非侵襲）による 高精度アンドロイド制御

【阪大 平田】

１．アンドロイドフィードバックによるトレーニング 【ATR 西尾】

３．侵襲性BMIによる 身体機能拡張 【NICT 鈴木】

ステージ１

ステージ２

ステージ３

マルチタスク能力の拡張

複数肢のBMI制御・ マルチタスクによる 脳機能変化の解明

MEGリアルタイム フィードバックによる 高精度BMI制御

複数肢制御を通じた マルチタスク訓練

侵襲型BMIによる 複数肢の同時制御

MEGによる人の 複数肢制御と 脳機能変化の解明

アンドロイドフィードバック によるBMI高速化

アンドロイドフィードバック による複数肢の 制御トレーニング

ＡＴＲ 主幹研究員 西尾 修一

23

代替技術領域

ステージ１

ステージ２

ステージ３

【中京大荒牧】

健康な脳を取り戻すための身体介入プログラム の提供サービス

アスリート向け 最先端トレーニングの 脳への効果の検証

脳の機能と構造 を改善するための

身体介入機器の開発

健康脳トレーニング システム開発

【PM直轄×健康】脳の健康プログラムカテゴリー（荒牧グループ）

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中京大学 教授 荒牧 勇

身体トレーニングの脳への効果を増強する介入機器の開発

身体トレーニングと介入機器の効果的な組み合わせの探求

身体機能だけでなく精神機能を向上させるのに効果的な身体トレーニング法の開発

介入前後の脳画像解析による効果の検証

中高齢者向けトレーニングシステムの開発

＋

電気刺激 インソール etc. before after 介入前後の脳画像解析による効果の検証

before after

【PM直轄×健康】脳の健康プログラムカテゴリー（根本グループ）

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ステージ１

ステージ２

ステージ３

目で見て実感できるアンチエイジング 筑波大学 講師

根本 清貴

「注意」「記憶」「抑うつ」に着目した脳活性化プログラムの開発

1. 脳活性化プログラムの開発

脳活性化プログラム 実証実験

2. 脳画像解析支援システムの構築

fMRIの前処理～結果表示までのフローを開発

解析システムの開発

脳活性化プログラムのパッケージ化

ステージ１

ステージ２

ステージ３

意識下応答計測からの意図推定技術・経皮電気刺激技術 【阪大前田】

脳とのインタフェースで複雑な機械と ヒトの意思をつなげて支援， 人と機械のシームレスな融合の実現

操縦スキル再生

実作業中の行動記録 環境の構築・スキルの

取得と分節化

半自律的行動意図 推定器の構築と

「行動分節群」の同定

建機等の直観的な 半自動化操縦の実現 随意的な

半自動化操縦 の実現

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大阪大学 教授

前田 太郎

VR / テレイグジスタンス環境※ 二重追従系モデル 動作スキルの分節化

脳活動の計測・推定

脳活動の支援

GVS，ｔDCSなどの 非侵襲刺激による 脳活動の実時間支援

脳活動 との同期

ジャストインタイム の創出

拘束条件 意図誘導

意図推定

【PM直轄×教育】ブレインアシストカテゴリー（前田グループ）

ニューロテイラーメイドによるこれまでにない 快適・安心な製品の提供と新市場の創造

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【日医大 - 東海光学】 共同研究

「見え方」と「つらさ」同時評価法開発

【 ミユキ技研 - 東海光学】 共同開発

視覚評価用脳波計システムの開発

視覚評価用脳波計システム試作

量産化技術の確立

定常的「つらさ」定量化

ニューロテイラーメイド評価法の開発

【生理研 - 東海光学】 共同研究

低負担の「見え方」評価法の開発

実店舗計測サービス開発

MEG, EEG

MEG, EEG

fNIRS

「見え方」と「つらさ」の同時評価

fNIRS+EEG

脳情報インフラ基盤

EEG装置

MODEL

DATA

ニューロテイラーメイド市場の創造（モデルケース「眼鏡」） 様々な製品で市場拡大

EEG装置

【PM直轄×情報】汎用型脳計測応用カテゴリー（乾グループ） ステージ１

ステージ２

ステージ３

生理学研究所 准教授 乾 幸二

極限までシンプルなEEG計測システム 新概念の脳波処理・信頼性と再現性の実証

安価で高品位なウェアラブルデバイスの実現

基本機能実証

実証機開発

量産機開発

【PM直轄×情報】汎用型脳計測応用カテゴリー（生田グループ）

東京大学 教授

生田 幸士

ヒトの実験 霊長類の実験

小型化

超小型化

クラウドサーバ Webサーバ

ヒトおよび動物用 新概念電極の開発

新概念脳波処理技術と 認知行動との関係解明

安全性や安定性の 評価システムの構築

アンプ内蔵高性能 電極の開発

眠気集中力の検知 E-Learning 介護 ／リハビリ補助

認知症予防 バイオ

フィードバック

ゲーム 玩具など

各種アプリケーションの開発

実証実験

用途別システム要件の検討・検証・開発

なまえめがね 多根・ＮＣＬ 服部 東大 生田 金沢工大 田森 理研 入來

ナノマイクロ技術

新概念の脳波 処理技術開発

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ステージ１

ステージ２

ステージ３

・・・