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脳波

ウェルビーイング時代に注目のニューロテックとは?国内外の注目企業・最新事例まとめ

私たちの暮らしや働き方が大きく変わる中、「心と体のバランスをどう整えるか」は、ビジネスパーソンから学生、子育て世代まで、すべての人にとって重要なテーマになりつつあります。そんな中でいま注目を集めているのが、脳の状態を見える化し、心のコンディションに働きかけるニューロテック(ブレインテック)の活用です。 最先端の脳科学とテクノロジーが、メンタルヘルスやライフバランスといった「ウェルビーイング」にどう貢献しているのか、国内外の最新事例をもとに、その広がりと可能性を探っていきます。 ニューロテクノロジーがウェルビーイングに注目される背景 メンタルヘルスやライフバランスへの関心が高まる現代、脳とテクノロジーを融合したニューロテック(ブレインテック)がウェルビーイング分野で大きな注目を集めています。脳波や神経の活動を測定・分析し、その情報をフィードバックすることで、ユーザーが自身の心の状態やパフォーマンスをより良く理解し、自己調整を促す技術は、これまで主に医療や研究の場で使われてきましたが、最近では私たちの生活の中にも少しずつ広がり始めています。 その背景には、世界規模でのメンタルヘルス課題と技術の進歩があります。世界保健機関(WHO)によれば、全世界で3億人以上がうつ病を患っており、日本国内でも約8割の人が何らかの悩みや不安を抱えて生活していると言われます。こうした背景に応える形で、ニューロテック企業への注目と投資も拡大しています。 たとえば、AmazonやGoogleなど世界的企業も、この分野の有望スタートアップの買収・提携に関心を示しており、市場拡大が加速しています。また日本政府においても、ムーンショット型研究開発制度にニューロテック関連プロジェクトを採択するなど支援を始めており、国内外でニューロテクノロジーの応用が一気に進んでいます。 参考:Zion Market Research, "Global Mental Health Technology Market Size, Share, Growth, Analysis, Report, Forecast 2024-2032," Zion Market Research 国内におけるニューロテック活用事例 日本国内でも、ウェルビーイング向上を目指すニューロテックの取り組みが活発化しています。いくつかの最新事例をご紹介します。 株式会社NeU(ニュー)  NeUは、東北大学と日立ハイテクの共同出資によって設立された脳科学ベンチャー企業です。2018年にはメンタルヘルス対策企業のウェルリンク社と提携し、働く人のストレス状態を可視化し、脳トレーニングやニューロフィードバックを通じて自己調整能力を高めることを支援する法人向けサービス『Best』を発表しました。 また、オフィス設置用に近赤外光(NIRS)を使った簡易脳活動計測器も提供しており、約5分間の本格的なニューロフィードバック訓練を通じて、ストレス耐性の向上や認知機能のアップを図るプログラムも組み込まれています。 社員一人ひとりの脳コンディションを整えることで組織全体の活力向上につなげる、「脳科学×健康経営」のソリューションとして注目されています。 参考:株式会社NeU「脳科学知見を活用した新セルフチェック&トレーニング「Best」を開発」 VIE株式会社(ヴィー) 神奈川県鎌倉市に拠点を置くスタートアップ・VIE株式会社は、イヤホン型の脳波計「VIE ZONE」の開発を手がけています。2025年5月からは、法人向けのニューロミュージック配信サービス「Neuro BGM(β版)」の提供もスタートしました。 このサービスでは、神経科学の知見と脳波データに基づいて開発された楽曲を、シーンや時間帯に応じて自動再生します。音楽の力で集中力とリラックスのバランスを整え、ストレスの軽減や生産性の向上、チームのエンゲージメント強化など、職場や店舗の環境改善が期待されています。 脳の状態に働きかける音楽によって、日々のパフォーマンスを自然に引き出す──そんな新しいアプローチが、企業のウェルビーイング経営を後押しする手段として期待を集めています。 参考:VIE株式会社「脳科学にもとづくオフィス・店舗向けBGMサービス「Neuro BGM(β版)」」 株式会社CyberneX(サイバネックス) CyberneXは、脳と社会をつなぐBCI(ブレイン・コンピュータ・インターフェース)技術の実用化に取り組む企業です。長年にわたる脳情報の研究をもとに、リラックスや集中といった「こころの状態」を脳波で見える化する独自の技術を開発しています。なかでも、癒し効果を脳波で測定・分析できるツール「α Relax Analyzer」は、さまざまな分野で注目を集めています。 この製品は、AIによる自動分析機能「XHOLOS Brain Insight AI」を搭載しており、専門知識がなくても脳波データの理解や活用が可能です。さらに、個人ごとに最適な商材をレコメンドできるため、パーソナライズされた体験の提供や、ウェルビーイングの向上にもつながっています。 アロマ、音楽、食品など幅広い実証実績があり、リラックスという感覚を科学的に伝えるマーケティング支援ツールとしても広がりを見せています。 参考:CyberneX「α Relax Analyzer」 海外におけるニューロテック活用事例 海外でもニューロテックを活用したウェルビーイング向けサービスが次々と登場しています。代表的な最新事例をいくつか見てみましょう。 Flow Neuroscience(スウェーデン) Flow Neuroscienceは、自宅でうつ症状の改善を目指せる非侵襲型ヘッドセットを開発したスタートアップです。頭に装着するこのデバイスは微弱な電流(tDCS)を用いて脳を刺激し、連携するアプリでは行動療法に基づいたトレーニングプログラムを提供します。 薬に頼らずに脳の働きにアプローチする「デジタル脳刺激療法」として注目されており、利用者の約81%が3週間以内に症状の改善を実感したという報告もあります。現在は、英国の公的医療制度NHSでも試験導入が進められています。 参考:Exploding Topics. "20 Neuroscience Startups Accelerating Market Growth (2024)." Neurable(米国) もともとはVR向けの技術開発からスタートしたNeurableは、現在、脳波から感情や集中状態を読み取るヘッドホン型デバイス「MW75 Neuro」を開発しています。この製品は、イヤホンに内蔵されたセンサーが脳波を計測し、AIがその信号を解析することで、ユーザーの集中度やリラックス度など、特定の脳活動パターンに関連する状態をリアルタイムで推定することが可能です。 このデバイスにより、日々の行動や働き方を自分の脳の状態に合わせて最適化できることを目指しており、燃え尽き症候群(バーンアウト)の予防にもつながると期待されています。2024年には約1,300万ドル(約18億円)の資金調達にも成功し、働く人のメンタルヘルスを支え、生産性の向上に貢献する次世代デバイスとして注目を集めています。 参考:Neurable公式HP InteraXon(カナダ) InteraXon社が提供する「Muse」は、瞑想によるマインドフルネス習慣をサポートする脳波計測ヘッドバンド型デバイスです。ヘッドバンドを装着し、専用アプリと連携することで、リアルタイムに脳波を解析しながら瞑想の深さや集中度をフィードバックしてくれます。脳の状態に合わせて、自然音やガイド音声が変化するため、自分の内面の変化に気づきやすく、初心者でも続けやすいのが特長です。 ユーザー調査によれば、77%がストレス管理がしやすくなり、78%がよりリラックスできたと実感しており、ストレス軽減・集中力向上・情緒安定といった多面的なウェルビーイング効果が報告されています。 参考:Muse (InteraXon Inc.). "Benefits of Muse." Muse. ニューロテックがもたらすウェルビーイングへの寄与 ニューロテックは、心と体の状態を“見える化”し、自分に合ったセルフケアを可能にする技術として、ウェルビーイングの向上に大きく貢献しています。ストレスや集中力といった主観的な感覚を客観的なデータとして捉えることで、早期の気づきや予防的なケアがしやすくなりました。 さらに、個人の脳の状態に合わせて音楽や瞑想、行動プログラムをパーソナライズできる点も魅力です。近年ではデバイスの小型化・簡易化が進み、こうした技術が日常生活の中に自然に取り入れられるようになっています。 「感じ方」や「思考のクセ」といった内面にアプローチできるニューロテックは、働き方や暮らし方を見直すきっかけを与えてくれる、新しいセルフマネジメントの手段として注目されています。

アニメから生まれた脳への興味:研究者・山田崇暉さんが取り組む研究のルーツ

今回は、上智大学大学院で「嗅覚刺激と認知活動の関係」の研究に取り組まれている山田さんにお話を伺いました。インタビューの前半では、山田さんの研究に至るまでの背景やこれまでの研究成果などについて詳しくご紹介していますので、ぜひあわせてご覧ください。 前半記事 ▶香りが脳にもたらす影響を解明する:上智大学・山田崇暉さんが語る「嗅覚刺激と認知活動の関係 インタビューの後半では、山田さんのパーソナルストーリーに焦点を当て、幼少期の生活や現在の趣味、研究に関するエピソードなどについて伺いました。 研究者プロフィール 氏名:山田 崇暉(やまだ たかき)所属:上智大学大学院 理工学研究科 理工学専攻情報学領域研究室:矢入研究室研究分野:嗅覚刺激、脳情報デコーディング、ワーキングメモリー 週に1度は面談:教授と学生の距離が近い研究室 ── まずは改めて簡単に自己紹介をお願いします。 私は現在、上智大学大学院の理工学研究科理工学専攻情報学領域に所属しており、博士前期課程の2年生として研究活動を行っています。 取り組んでいる研究のテーマは「外界からの刺激、および人の心の状態と脳活動の関係の解析」です。具体的には、「嗅覚刺激は人間の認知活動のパフォーマンスを向上させるか」という問題を研究しています。 ── 研究を始めるにあたってどのようなことを勉強しましたか? まずは、研究室の勉強会を通じて脳科学分野の知識を身に着けていきました。具体的には、「メカ屋のための脳科学入門」や「史上最強カラー図解 プロが教える脳のすべてがわかる本」、「脳波解析入門 Windows10対応版: EEGLABとSPMを使いこなす」といった本を全員で読み進めていました。 そして、研究を1から組み立てるためにひたすら論文を読み続けました。その過程で、香りと脳の関係について記述されている論文を読み、どのような香りを被験者に提示すればよいかを学びました。 ── 基礎知識は勉強会で、応用知識は論文を読むことで学んだのですね。勉強会は研究室の習慣行事として行われていると思うのですが、その他に研究室の中でのユニークな習慣があれば教えてください。 週に1度、教授が朝9時から夕方にかけて研究室メンバー全員と面談を行っているところがユニークだと思っています。内容は、研究のことはもちろん最近の調子や近況報告などのプライベートな話もしています。 ── 教授と学生の距離が近い研究室なのですね。 小さい頃からの好奇心と兄の影響が進路決定に — 子供のころはどのようなことに興味をもっていましたか? 小学生の頃からクラブや部活動を通じて、野球、サッカー、ハンドボール、バスケ、陸上 といった様々なスポーツに興味を持って取り組んできました。興味があることはとにかく取り組んでみるという性格だったので、結果的に幅広い種類のスポーツに打ち込んできました。 他には、当時はアニメが好きで様々な作品を観ていました。特に中学生のときに見た、VR機器を脳に装着して仮想世界の中で生きる物語を描いたアニメ『ソードアート・オンライン』は、現在の自分に強い影響を与えており、このアニメを見たことをきっかけに、脳と機械をつなぐ技術に興味を持ち始め、BMI1や脳情報の解読を主題としている現在の研究室を選択しました。 — 好奇心と行動力を兼ね備えた学生時代だったのですね。『ソードアート・オンライン』は、脳科学に興味を持つ人の間でよく話題になる作品なのでしょうか? 研究室の先輩もこのアニメを見たことで脳の研究に興味をもったと言っていました。またインターネット上では、情報系に触れるきっかけとなったアニメとして取り上げられることもあるので、自分の研究室で取り扱っている「脳科学×情報」の分野の研究者には、このアニメの影響を受けている人が少なくないと感じています。 — 多くの研究者の進路に影響を与えたアニメなのですね。それでは、様々なスポーツやアニメに興味をもっていた当時の自分に影響を与えた人物はいましたか? 小さい頃から兄の影響を受けてきました。兄は目標に対してコツコツと努力しながら結果を積み上げていくタイプの人間で、その姿を見て自分も兄のような人間になりたいと感じていました。 努力の姿勢以外にも兄から受けた影響は多く、陸上に関しては兄が大会に出場する姿を見て面白そうと感じたことで始め、研究テーマを決めるきっかけとなったソードアート・オンラインも兄の薦めで見始めました。 好奇心と行動力は今も健在!47都道府県制覇まであと5県 ── 現在ハマっている趣味はありますか? クラシックギターと旅行にハマっています。 クラシックギターは10年間続けており、最近は「マチネの終わりに」という映画の劇中歌としても登場した「大聖堂」という曲を練習しています。 旅行は国内外様々なところに行っているのですが、国内に関しては学生中に全ての都道府県に訪れたいと考えており、現在残すところあと九州の5県となりました。 ── とてつもない継続力と行動力ですね!山田さんがこれまで旅行で訪れた場所で、一番良かったと思う場所があれば教えてください。 山口県の萩という海沿いの街が印象的でした。そこは街全体が世界遺産で、時間がゆっくり流れていると感じるような穏やかで心地の良い場所でした。 同じくらい印象的だった場所として、青森でふらっと入った居酒屋が強く記憶に残っています。その店は特別何か変わった点があるような居酒屋ではなかったのですが、店主がとても面白い人で、そこに来る他の客と仲良くなって一緒に飲むというスタイルを取っていました。そのような飲み方は初めてであったため、とても新鮮で衝撃を受けました。 ── どちらも旅行の醍醐味と言える素敵な経験ですね。最後に、これから同じ領域に挑戦してみたい学生や若い研究者に向けて、メッセージをお願いします。 脳科学はまだまだ未知のことが多い分野だと思います。だからこそ、様々な視点や発想で研究を行っていけることがこの分野の面白さだと思います。 今後、脳に関する研究が発展することで、アニメのような世界がいつか現実になる日が来ると信じています(社会実装するには様々な問題があると思いますが、、)。 面白そうだなと思ったり、脳に少しでも興味があったりしたら、ぜひこの分野に飛び込んでみてほしいです。きっと夢中になれるようなものがたくさん転がっていると思います。 NeuroTech Magazineでは、ブレインテック関連の記事を中心にウェルビーイングや若手研究者へのインタビュー記事を投稿しています。 また、インタビューに協力していただける研究者を随時募集しています。応募はこちらから→info@vie.style

香りが脳にもたらす影響を解明する:上智大学・山田崇暉さんが語る「嗅覚刺激と認知活動の関係

脳の仕組みを解明し、人類の可能性を広げる研究分野として注目を集める「脳科学」。私たちVIEでは、この魅力的なテーマに挑む若手研究者に焦点を当て、彼らの研究内容や情熱に迫るインタビュー企画をスタートしました。 本企画は、さまざまな視点から脳科学の最新研究を紹介することで、読者の皆さまに脳の神秘や研究の楽しさをお届けするとともに、新しい視点で脳について考えるきっかけとなることを目指しています。 今回のインタビューでは、上智大学大学院で「嗅覚刺激と認知活動の関係」の研究に取り組まれている山田崇暉さんにお話を伺いました。インタビューの後半では、山田さんのパーソナルストーリーをたっぷりご紹介していますので、ぜひあわせてご覧ください。 研究者プロフィール 氏名:山田 崇暉(やまだ たかき)所属:上智大学大学院 理工学研究科 理工学専攻情報学領域研究室:矢入研究室研究分野:嗅覚刺激、脳情報デコーディング、ワーキングメモリー ゼロから構築した「香りと脳」の研究 ── 現在取り組まれている研究について教えてください。 外界からの刺激や人の心的状態と脳活動の関係を明らかにするため、脳情報デコーディングに関する研究を行っております。具体的には、被験者さんに香り環境下で課題に取り組んでもらい、香りと脳活動の関係を研究しています。 ── 「香り環境下で行う課題」はどのような内容を実施しているのですか? 実験の中である香りを提示して、その香りを嗅ぎながら被験者さんにN-back taskという認知課題に取り組んでもらいます。N-back taskは、画面に一定の間隔で次々に表示される数字を見て、現在表示されている数字がN個前に表示された数字と一致するときに、ボタンを押すなどして応答する認知課題です。 たとえば、3-back taskでは「5」「1」「4」と順に数字が表示されたあと、再び5が表示された場合、それは3つ前の数字と一致するため応答します。一方、それ以外の数字が表示された場合は応答しない、というような課題です。 この課題を行うことによって、被験者の短期記憶能力や集中力をスコア化します。その後、香りを提示した場合と提示しなかった場合の結果を比較することで、提示した香りを嗅ぐことが、タスクのパフォーマンスにどのように影響を与えるかを調べています。 ── 研究テーマを決定したあとはどのような作業から取り掛かったのですか? 私の研究は、誰かの研究を引き継いだものではなく、方針を1から自分で考えて組み立てなければならない内容であったため、まず関連する論文を読み込んで知識をつけるところから始めました。特に匂いと脳の関係が書いてある論文を重点的に読むことで、どのような匂いの提示が認知機能に影響を与えるのかを学びました。 他には、研究室に匂いを使ったマーケティングの研究をしている先輩がいたため、コンタクトを頻繁に取ることで、研究に関するアドバイスをいただきました。 香りで人の潜在能力は引き出せるのか? ── それでは、現在の研究プロセスで直面している課題や障壁について教えてください。 香りを扱う実験を行うため、その香りを被験者の方にしっかりと提示する必要があります。そのため、どのように香りを提示すれば良いかという部分であったり、実験中にその香りを長く持続させる方法だったりを模索しながら行っています。 ── 香りを長く持続させるために、これまでどのような工夫をしてきましたか? まず先行研究を参考にしながら、香料の使用割合を調整しました。 また、被験者の協力を得て予備実験を重ねることで、被験者が香りを確実に認識できる提示方法を検討しました。 加えて、N-backタスク(N = 0,1,2)において各フェーズごとに新たな香料を用意するべきか、それとも同じ香料の使用を継続すべきかを検討し、長時間同じ香料を使用すると香りが弱くなり、感知しにくくなることを考慮して、フェーズごとに香料を新しくする方法を採用しました。 さらに、香りの提示方法として、香料にお湯を注ぐことでより強い香りを発生させる工夫も行いました。 ── どのような成果を期待して研究を進めているのですか? 課題中に香りを提示することで、提示していないときよりも課題の正答率が上昇することや、注意力と関係があるとされている脳波成分「P300」に変化が生じることを期待しながら、実験に取り組んでいます。 社会課題を解決する、そのために必要なこと ── 山田さんの研究の成果は社会や業界にどのような影響を与えると考えますか? リラックスしたい時にはどの香りをかげば良いか、また集中したい時にはどのような香りを嗅げば良いかというように、様々な状況に応じて香りを使用することで人間が本来の能力を発揮できるようになると考えます。VIEでは音楽を使用して、集中やリラックスを促す研究を行っていると思いますが、香りを使用することでも同様の効果を得ることができるのではないかと考えます。 ── 具体的に応用できそうと考えられるような例はありますか? たとえば、自習室に集中力を向上させる香りを発するディフューザーを設置することによって、そこで勉強する人の集中力を向上させるといった取り組みができるのではないかと考えています。 この取り組みを実現するためには、人の集中力に影響を与える香りを突き止めることが重要であるため、私の研究の内容が関連すると考えられます。 ── 嗅覚刺激と認知活動に関する研究が、社会貢献に繋がる良い例ですね。では、このようにご自身の研究が実際に社会に影響を与えるためにはどのような要素が必要だと考えますか? 私の嗅覚刺激と認知活動の研究だけでなく、脳科学研究の内容が社会に影響を与えるためには、社会がその内容を信頼できるような実績や環境を作ることが必要だと考えています。 特にその研究に関連する文献の量や、その技術分野自体が社会にどう見られるかは、脳科学技術の社会実装を目指していく上で重要なポイントになるはずです。 逆に、脳科学自体が社会に広く認知され、その安全性が担保されていけば、今の研究や脳科学の様々な研究もいい方向に進んでいくと考えています。 インタビューの後半では、山田さんの研究者を目指すまでの経緯や学生に向けたメッセージについて伺いました。特に、これから研究の道に進もうと考えている学生さんには必見の内容となっています。ぜひ併せてご覧ください。 後半記事 ▶アニメから生まれた脳への興味:研究者・山田崇暉さんが取り組む研究のルーツ

眠りの質は脳波でわかる!5つの睡眠ステージ解説&モニタリング機器8選

ぐっすり眠ったはずなのに疲れが残っていたり、日中にぼんやりして集中できなかったり――その原因は、睡眠の「質」にあるかもしれません。睡眠は時間だけでなく、脳がどのように休んでいるかが重要です。私たちの脳は眠っている間にも活動しており、その状態は「脳波」として現れています。 この記事では、睡眠中の脳波の変化をもとに、各睡眠段階の特徴や、良質な睡眠を得るためのヒントをわかりやすく解説します。さらに、家庭で使える睡眠モニタリング機器の紹介まで、日々の睡眠を見直すための実用的な情報をお届けします。 睡眠と脳波の基本知識 睡眠は、心身の回復や記憶の定着に重要な生理現象です。その過程で、脳内では特有の電気活動が起こっており、これが「脳波」として記録されます。脳波は睡眠の各段階で異なるパターンを示すため、睡眠の深さや質を科学的に評価するための指標として用いられています。 以下では、まず「脳波」の基礎を簡潔に説明し、次に睡眠が果たす役割、そして脳波と睡眠の密接な関係について解説します。 脳波とは?—電気信号でわかる脳の状態 脳波とは、脳が活動するときに生じるわずかな電気の流れを、頭皮上に設置した電極で記録したものです。電気信号の周波数(Hz)や波形により、「α波(アルファ波:リラックス時、約8~13Hz)」「β波(ベータ波:覚醒時、約13~30Hz)」「θ波(シータ波:まどろみ時、約4~8Hz)」「δ波(デルタ波:深い睡眠時、約0.5~4Hz)」などに分類されます。 脳波についてより詳しく知りたい方は、以下の記事を参考にしてください。 https://mag.viestyle.co.jp/eeg-business/ 睡眠が果たす役割とは?—休息だけでない多面的な効果 睡眠には、体や脳を休める以外にも、重要な生理的・認知的役割があります。 まず、深いノンレム睡眠(ステージ3〜4)中には、成長ホルモンの分泌が活発になります。これは子どもだけでなく大人にとっても重要で、筋肉や臓器、皮膚などの細胞修復や再生を促す働きがあります。また、日中に傷ついた組織や疲労した筋肉の回復も、この時間帯に行われます。 さらに、睡眠中は「免疫の司令塔」ともいえる物質が多く作られ、体を病気から守る力が高まります。この物質は「サイトカイン」と呼ばれ、風邪などのウイルスや細菌と戦うために必要な信号を体内に送る働きがあります。質のよい睡眠をとることで、このサイトカインの分泌が促進され、免疫力が保たれる仕組みになっています。 レム睡眠には、記憶の定着や感情の整理といった、脳のメンテナンス的な役割があります。具体的には、その日に得た知識や経験を脳内で再構成し、長期記憶へと移行させる過程が進行しているとされます。また、感情に関わる扁桃体や前頭前野の活動が睡眠中に調整され、ストレス反応や情緒の安定にも寄与していること分かっています。 睡眠と脳波の関係性—段階ごとに異なる脳活動 先ほど述べたとおり、睡眠は大きく分けて「ノンレム睡眠」と「レム睡眠」の2種類に分類されます。ノンレム睡眠は、浅い眠りから深い眠りへと段階的に変化する「ステージ1〜4」に分かれており、それぞれで脳波のパターンも大きく異なります。 たとえば、入眠直後はα波からθ波へと変化し、深くなるにつれてゆっくりとした大きな波(δ波)が多く現れるようになります。このδ波が多いほど、より深い眠りであると考えられます。 一方、レム睡眠では、脳波に速くて不規則な波が現れ、まるで起きているときのような活動状態になります。このとき、身体はぐったりと動かない一方で、脳は非常に活発に働いており、夢を見るのも主にこのタイミングです。 このように、脳波は睡眠の段階を客観的に判断するための重要な手がかりとなります。実際、医療現場では脳波をもとに正常な睡眠かどうかを評価したり、睡眠障害の診断に役立てたりしています。 では、それぞれの睡眠段階でどのような脳波が見られ、どのような特徴があるのかを詳しく見ていきましょう。 各睡眠段階における脳波の特徴 私たちの睡眠は、夜間を通して約90分周期でノンレム睡眠とレム睡眠が繰り返されています。ノンレム睡眠は深さに応じて4つのステージに分類され、それぞれで脳波のパターンが明確に異なります。この脳波の違いを観察することで、睡眠の質や深さを科学的に把握することができます。 ここでは、各ステージにおける脳波の特徴と、それに伴う身体や脳の変化について解説していきます。 ステージ1(入眠直後)—目覚めから眠りへ 入眠直後のステージ1は、覚醒状態から睡眠状態への移行期です。この段階では、脳波はリラックス時に見られる「α波」から、やや遅く小さな「θ波」へと変化していきます。目を閉じて静かにしているときのような状態に近く、まだ浅い眠りです。 この時期には、「頭蓋頂鋭波(とうがいちょうえいは)」という、短くて尖った形の波が脳波に現れることがあります。これは、ちょうど眠りに入り始めた時期に見られることがあるサインのようなもので、「今、眠り始めた」という脳の状態を示唆することがあります。医療現場では、この波と他の脳波の変化を合わせて「入眠したかどうか」を判断する一つの手がかりにしています。 出典:脳波の手習シリーズ(以下同じ) ステージ2(軽い睡眠)—本格的な睡眠の始まり ステージ2は、眠りが少し深まり始めるタイミングで、全体の睡眠時間の中でも最も長い割合を占めます。この段階から、脳は本格的に外の世界とのつながりを減らし、身体も少しずつ休息モードに入ります。 この時期に見られる特徴的な脳波のひとつが、「睡眠紡錘波(すいみんぼうすいは)」です。これは、脳が短い時間だけ集中して活動するような波で、外からの音や光などの刺激をブロックして、眠りを妨げないようにする働きがあります。この仕組みによって、ちょっとした物音では目が覚めにくくなります。 また、「K複合波」と呼ばれる大きな波も現れます。これは、外の刺激に一瞬だけ反応し、そのあとすぐに脳が「今は寝ていて大丈夫」と判断して眠りを維持する反応です。 まだ眠りは浅いものの、このステージをしっかり確保することが、スムーズに深い睡眠へ進むために大切なのです。 ステージ3・4(深い睡眠)—心身を回復させる大切な時間 ステージ3と4は、いわゆる「深い眠り」の段階で、まとめて「徐波睡眠(じょはすいみん)」とも呼ばれます。このとき脳波には、とてもゆっくりで大きな波(δ波=デルタ波)が多く現れるのが特徴です。 このδ波は、脳が静かになっている状態を表しており、脳の活動が一番落ち着いている時間帯です。ステージ3ではこのδ波が少し見られ、ステージ4ではδ波が全体の50%以上になるとされており、より深い眠りと考えられます。 この深い眠りの間に、体内では成長ホルモンが多く分泌され、筋肉や内臓、皮ふなどの細胞が修復されます。また、日中の疲労を回復したり、免疫力を維持したりするためにも、この段階の睡眠は欠かせません。 レム睡眠(REM)—夢を見る脳の活動タイム レム睡眠は、「Rapid Eye Movement(急速眼球運動)」の頭文字をとったもので、眠っているのに目だけが左右にすばやく動いている状態です。このとき体は力が抜けてリラックスしていますが、脳の中はまるで起きているときのように活発に動いています。 脳波を見ても、この時間帯には速くて不規則な波(主にθ波やベータ波が混在し、覚醒時に似た低振幅・混合周波数のパターン)が現れ、まるで起きているときのような活動状態になります。ただし、身体は眠っているため、覚醒時とは異なり、筋緊張は大きく低下しています。 この時期には、夢を見ることが最も多く、脳は日中に得た情報や経験を整理し、必要な記憶を定着させていると考えられています。また、感情のバランスを保つうえでもレム睡眠は重要です。ストレスや不安などの感情を処理し、心を落ち着ける効果があるとされており、メンタルヘルスとも深く関係していることがわかっています。 このように、各睡眠段階はそれぞれ異なる脳波と生理的特徴を持っており、それらを理解することで、よりよい睡眠を得るための第一歩になります。 脳波から見る「良い睡眠」とは? 睡眠の質は、単に「何時間寝たか」だけで決まるものではありません。重要なのは、眠っている間に「浅い眠り(ステージ1・2)」「深い眠り(ステージ3・4)」「夢を見る眠り(レム睡眠)」といった各段階を、きちんと繰り返しているかどうかです。 脳波を測定することで、睡眠の深さやリズムを客観的に知ることができ、睡眠の質を正しく評価する手がかりになります。 ここでは、脳波を通してわかる「良い睡眠」とは何か、睡眠障害との関係、さらに加齢や生活習慣による変化について解説します。 睡眠サイクルのバランスと健康への影響 良い睡眠とは、ただ長く眠ることではなく、脳が睡眠中に「深い眠り」と「夢を見る眠り(レム睡眠)」をバランスよく繰り返していることが大切です。このリズムが整っていると、心身がしっかり回復し、日中のパフォーマンスにも良い影響を与えます。 脳波を測定すると、睡眠の各段階がどのように経過しているかが明確にわかります。たとえば、深いノンレム睡眠(ステージ3・4)では、大きくてゆっくりしたδ波が多く現れます。この段階が十分にあると、筋肉や臓器が修復され、免疫力も高まるとされています。 一方、レム睡眠が少ない場合は、記憶の整理が不十分になり、感情のバランスも崩れやすくなります。実際、レム睡眠が不足すると「集中できない」「イライラする」といった日中の不調につながることが報告されています。 脳波で見つかる睡眠障害のサイン 脳波のパターンは、睡眠障害の発見にも役立ちます。たとえば、睡眠時無呼吸症候群では、眠っている間に頻繁に覚醒反応が起こり、脳波に短時間の覚醒波が繰り返し出現する症状があります。このような異常パターンを把握することで、隠れた睡眠の問題を早期に発見することが可能です。 また、不眠症の場合は、脳波における入眠までの時間が長かったり、深い睡眠が極端に少ないなどの特徴が見られます。これらの情報は、睡眠障害の治療や生活改善の重要なヒントになります。 年齢や生活習慣によって変わる脳波 年齢を重ねると、深いノンレム睡眠(δ波を多く含む徐波睡眠)が自然と減っていき、浅い眠りが増える傾向にあります。これは、脳の睡眠をつかさどる神経ネットワークの機能が徐々に低下することや、メラトニンなどの睡眠ホルモンの分泌量が減ることが一因と考えられています。 そのため高齢者は、「寝ているはずなのにぐっすり眠れた感じがしない」「夜中に何度も目が覚める」といった睡眠の質の低下を感じやすくなります。 また、夜更かしや強いストレス、生活リズムの乱れも、脳波パターンに悪影響を与えることがわかっています。たとえば、自律神経が乱れると入眠までに時間がかかるようになり、深い睡眠やレム睡眠が減少することがあります。 こうした変化は、一時的であっても睡眠の質を下げ、日中の集中力や免疫力にまで影響を及ぼす可能性があるので注意が必要です。 このように、脳波を通して見ることで、睡眠の質や問題点を見える化することができます。 用途別:睡眠モニタリング機器の紹介 近年、睡眠の質に関心を持つ人が増える中で、脳波をはじめとする生体データを測定する「睡眠モニタリング機器」の利用が広がっています。これらの機器は、医療機関での診断用途だけでなく、一般家庭でも手軽に使える製品が登場しており、自分の睡眠状態を客観的に把握する手助けとなります。 ここでは、脳波測定の方法と代表的な機器の特徴を紹介し、医療現場と家庭での活用例を具体的に見ていきましょう。 医療用の脳波測定機器—正確な診断を支える「PSG検査」 医療機関では、終夜睡眠ポリグラフ検査(PSG:Polysomnography)が標準的な脳波測定法として使われています。PSGは、「脳波計(EEG)」「心電図」「筋電図」「呼吸センサー」など複数の生体信号を同時に測定し、総合的に睡眠の状態を分析します。 このPSG検査を支える製品としては、日本光電のLSシリーズや、フィリップスのAliceシリーズ、ブレインラボのSomnoStarなど、様々なメーカーが専門の機器を提供しています。 これらの機器は、睡眠時無呼吸症候群、不眠症、ナルコレプシーといった睡眠障害の専門的な診断において不可欠な役割を担っており、患者さんの正確な診断と適切な治療方針の決定に大きく貢献しています。 家庭用の脳波測定デバイス—自宅でもできる「脳波スキャン」 近年では、専門的な医療機関に行かずとも、自宅で手軽に脳波を測定できる簡易デバイスが登場しています。これらのデバイスは、自身の睡眠パターンや脳活動をより深く理解したいという一般の方々のニーズに応えるものです。 その代表例として挙げられるのが、InteraXon社の「Muse S」です。このデバイスは、ヘッドバンド型の簡易EEG(脳波)センサーを搭載しており、スマートフォンと連携させることで、脳波データをリアルタイムで視覚化できます。 もう一つ注目すべきデバイスが、S'UIMIN(スイミン)が提供する「InSomnograf(インソムノグラフ)」です。これは、筑波大学との共同開発によって生まれた、自宅で利用可能な高い精度で脳波を測定できる睡眠脳波測定サービスです。(※医療機関での精密検査であるPSGとは異なり、診断を目的としたものではありませんが、自宅で手軽に睡眠状態を把握するのに役立ちます。) 詳細な睡眠グラフや睡眠ステージ(覚醒、レム睡眠、ノンレム睡眠の各段階)の分析結果をレポートとして提供し、専門家によるアドバイスや、睡眠トラブルのリスク評価も行われるため、より客観的かつ詳細に自身の睡眠状態を把握し、改善に繋げたいと考える方々に適しています。 これらの家庭用脳波測定デバイスは、専門的な医療検査を受けるほどではないものの、自身の睡眠や脳の状態をより深く把握し、改善に役立てたいと考えている方々にとって、非常に有用なツールとなっています。 スマートウォッチ・非接触型デバイス—手軽に使える睡眠モニター より手軽に日々の睡眠をモニタリングしたいというニーズに応えるため、スマートウォッチや非接触型のデバイスも広く普及しています。これらは、専門的な医療機器とは異なり、日々の睡眠習慣を手軽に可視化し、生活改善に役立てることを目的としています。 スマートウォッチタイプの代表的な製品には、Fitbit Sense、Apple Watch Series、そしてGarmin Venu 3などがあります。これらのデバイスは、搭載されたセンサー(主に心拍センサーや加速度センサー)を通じて、心拍変動や体の動きを継続的に計測します。そのデータをもとに、ユーザーの睡眠時間や、おおまかな睡眠ステージ(浅い睡眠、深い睡眠、レム睡眠)を自動で推定し、専用アプリで分かりやすく表示します。 一方で、非接触型デバイスとして注目されているのが、WithingsのSleepです。このデバイスは、薄いシート状になっており、マットレスの下に敷くだけで機能します。就寝すると自動的に心拍、呼吸、体動を感知し、これらの生体情報から睡眠の質を分析。専用アプリを通じて、毎日の睡眠スコアや詳細な睡眠サイクルを提供します。 こうした製品を使うことで、「自分はちゃんと眠れているのか?」という気づきを得ることができ、睡眠を見直すきっかけになります。忙しい毎日でも、こうしたツールを取り入れることで、健康的な生活習慣を意識しやすくなるのが大きなメリットです。 睡眠と脳波の関係を理解して、質の良い眠りへ 「睡眠」と「脳波」は密接に関係しており、脳波を観察することで睡眠の深さや質を科学的に把握することができます。各睡眠段階にはそれぞれ異なる脳波の特徴があり、深い眠りやレム睡眠がバランスよく現れることが、心身の健康にとって非常に重要です。 近年では、医療機関だけでなく家庭でも睡眠の状態を確認できるモニタリング機器が増えており、自分の睡眠を見直す良いきっかけになります。質の高い睡眠は、日々のパフォーマンス向上や病気の予防にもつながります。まずは自分の睡眠状態を知ることから始めてみましょう。

脳波を測る電極の基礎と応用|配置法・新素材・ウェアラブルデバイスまで

脳波を測定するには、正確な信号を捉えるための「電極」が不可欠です。しかし、「脳波 電極」と一口に言っても、その種類や構造、配置法、使い方にはさまざまな違いがあります。さらに近年では、グラフェンやカーボンナノチューブといった新素材の電極開発や、Bluetoothでスマホに脳波を送信できるウェアラブルEEGデバイスも登場し、脳波計測技術は飛躍的に進化しています。 本記事では、脳波電極の基礎から最新技術までをわかりやすく解説し、医療・研究・日常利用まで幅広く活用できる「脳波計測の今」をお届けします。 そもそも脳波とは?計測に使われる電極の基本を解説 脳波計測と聞くと難しそうに感じるかもしれませんが、仕組みを知れば意外とシンプルです。ここでは、脳波の種類や意味をわかりやすく整理した上で、脳波を計測するために欠かせない「電極」の役割やしくみについても丁寧に解説していきます。 脳波計測について初めて学ぶ方にも理解できるように、基礎から順を追って紹介します。 脳波の種類とその意味をやさしく紹介 脳波とは、脳内の神経細胞(ニューロン)が活動するときに発する微弱な電気的活動を、頭皮上から計測した電位変化のことです。この電気活動は、神経細胞同士がやり取りする際に生じる信号の集まりとして現れ、一定のリズムやパターンを持っています。脳波は以下のような速さ(周波数)に分類され、それぞれ異なる意味合いを持ちます。 デルタ波0.5~4Hz深い眠りや無意識状態で現れる。身体の回復や脳の修復に関与。シータ波4~8Hz眠りに入る直前や深い瞑想状態で優勢。創造性や直感力に関与。アルファ波8~13Hzリラックス状態や軽い集中で観測。ストレス軽減に役立つ。ベータ波13~30Hz高い集中や警戒状態で優勢。過剰になると不安やストレスの原因に。ガンマ波30Hz以上複雑な問題解決や学習時に観測。脳の全体的な活動を統合。 これらの脳波を測定・分析することにより、脳の状態を把握したり、神経疾患の診断や研究、ブレイン・マシン・インターフェース(BMI)などの応用が可能になります。 脳波についてより詳しく知りたい方は以下の記事も合わせてご覧ください。 https://mag.viestyle.co.jp/eeg-business/ 脳波を測る電極って何?その役割と重要性を解説 脳波を正確に計測するためには、頭皮に取り付ける「電極」が欠かせません。電極は、脳内の電気信号を非侵襲的に取り出すためのセンサーであり、脳波測定の精度や再現性を大きく左右します。 電極は頭皮に密着させることで、非常に小さな電気の信号をキャッチし、それを脳波計に送って記録します。しかし、その信号は非常に微弱で、ノイズの影響を受けやすいため、電極の材質、形状、接触の安定性などが重要になります。 また、電極の配置方法や個数によって、脳波から得られる情報量や局在性が変わるため、目的に応じた適切な設置が求められます。たとえば、てんかんの発作がはじまる場所を特定する場合には、高密度な電極配置が必要になる一方、簡易的な集中力測定では少数の電極でも足りることがあります。 このように、脳波計測における電極は単なる付属品ではなく、計測精度を支える中核的な要素といえるのです。 電極装着後に行う脳波計測の手順について知りたい方は、以下の記事も合わせてご覧ください。 https://mag.viestyle.co.jp/brain-machine-interface/ 脳波電極の種類まとめ|特徴・用途・選び方がわかる! 脳波計測に用いられる電極にはさまざまな種類があり、それぞれの構造や特性、使用目的に応じて適切に選択することが求められます。ここでは、主に医療や研究現場で使用される代表的なEEG(electroencephalograph, 脳波計)の電極について解説します。 形状での区別:皿電極と針電極の違い EEGの電極は形状で二種類に大別されます。皿電極(ディスク電極)は、頭皮上に貼り付けて使用する金属製の円盤状の電極で、一般的に銀/塩化銀(Ag/AgCl)や金メッキなどの素材が使われています。 ゲルやペーストを介して皮膚と電極の間の接触を安定化させることで、脳波信号を効率よく検出できます。非侵襲的で再利用可能なため、臨床現場や研究用途で最も一般的に使用されるタイプです。 一方、針電極(ニードル電極)は、鋭利な金属針を皮膚に刺入して使用します。主に筋電図(EMG)や一部の特殊な脳波測定で使用され、外部ノイズの影響を受けにくく、高い信号精度が得られるという利点があります。 ただし、針の素材や細さによっては折れやすかったり、使用中に変形してしまうことがあるため、取り扱いや保管には注意が必要です。また、消耗品としての扱いになるケースも多く、コスト面での考慮も必要です。 このように、測定の目的や環境に応じて皿電極と針電極を使い分けることで、より適切な脳波の取得が可能になります。 接触方法での区別:ドライ電極とウェット電極の比較 形状のほかに、脳波計測時の導電方法によってもEEGの電極は区別されます。 ウェット電極は、電気を通しやすくする専用のゲルやペーストを使って皮膚に密着させるタイプです。これにより、電極と皮膚のあいだにすき間ができにくく、電気信号がスムーズに伝わるため、脳波を高い精度で測定することができます。現在の病院や研究機関では、このウェット方式が主流ですが、使用後の清掃や装着準備に時間がかかるという手間もあります。 一方、ドライ電極は導電性のある素材のみでできており、ゲルを使わずそのまま皮膚に装着できるのが特徴です。着脱が簡単で、被験者の不快感も少ないため、近年ではウェアラブル脳波計や簡易型の脳波測定機器によく使われています。ただし、皮膚との接触が不十分になると信号がうまく取れず、測定精度が下がることもあります。研究によると、最近のドライ電極技術の進展により、ウェット電極に匹敵する性能を持つものも登場しており(参考:Chi et al., 2012, IEEE Transactions on Biomedical Engineering)、今後さらに用途が広がると考えられます。 その他の電極:ECoGや深部刺激法で使われる侵襲的・半侵襲的電極 これまでご紹介したEEGの電極は、いずれも頭皮の上から脳波を測定する非侵襲的な脳波電極です。しかし、より正確かつ局所的な脳活動の観察が必要な場面では、半侵襲的あるいは侵襲的な電極が使用されることもあります。 代表的な半侵襲的電極として挙げられるのがECoG(Electrocorticography:脳皮質電図)です。ECoGは、開頭手術の際に大脳皮質の表面に直接電極を配置し、頭蓋骨の内側から脳波を計測する方法で、主に難治性てんかんの外科手術前評価などに用いられます。 ECoG電極は、薄いシリコン基板上に複数の導電パッドを備えた柔軟な構造で、脳表面に密着することで脳のどの部位がどのタイミングで活動しているのかを、細かくとらえることができます。頭皮上のEEGと比べてノイズが少なく、より正確な局所脳活動の検出が可能です。 さらに、ECoG信号を活用したブレイン・マシン・インターフェース(BMI)の研究も進んでおり、脳信号で機器を制御する技術として、運動障害をもつ患者の支援技術としての応用が期待されています。 こちらの記事ではECoGを利用したBMIの一例を紹介しています。 https://mag.viestyle.co.jp/ecog_to_voice/ 一方、侵襲的電極としては、脳深部刺激(Deep Brain Stimulation:DBS)に使用される電極があります。DBSは、脳の深部に電極を挿入し、特定の領域に電気刺激を与えることで、パーキンソン病やジストニア、重度のうつ病などの神経疾患を治療する医療技術です。 DBS用電極は、脳の視床、淡蒼球、視床下核といった脳の深い部分に細長い金属電極を挿入して用います。脳波の取得というよりも電気刺激による神経調節が目的ですが、近年では刺激と同時に脳活動をリアルタイムで記録できる双方向型DBS(closed-loop DBS)の研究も進行しており、EEGと近い役割も担いつつあります。 参考:脳深部刺激術におけるclosed-loop systemの応用と脳機能解析 このように、脳波計測に用いられる電極には非侵襲から侵襲まで幅広い種類があり、それぞれの用途や目的、精度に応じて適切に選ぶ必要があります。特に医療や先端研究では、脳のどの部位から、どれだけ精密な信号を取得したいのかによって電極の選択が大きく変わるのです。 国際的な電極の配置規則|10-20法から高密度配置までしっかり解説 脳波計測において、電極をどの位置に、どのように配置するかは、脳波の精度や解釈に大きく影響します。特に標準化された配置法は、再現性のあるデータ取得や他者との比較研究に不可欠です。本セクションでは、代表的な配置法である「国際10-20法」と、その派生である高密度配置法を紹介します。 やさしくわかる!国際10-20法の基本ルール 国際10-20法(10-20 system)は、1958年に提案された世界中の臨床・研究現場で広く採用されている標準的な電極配置法です。名前の由来は、電極同士の間隔が頭部の基準点間の10%および20%の距離で定義されていることにあります。 この方法では、前頭部(F)、頭頂部(P)、側頭部(T)、後頭部(O)など、各部位をアルファベットと数字で表記し、左右の違いを奇数(左)と偶数(右)で示します。たとえば「F3」は左前頭部、「P4」は右頭頂部の電極を指します。 10-20法の利点は以下の通りです: 頭蓋の個人差に対応できる 各電極の位置が再現性を持って決められる 世界中の研究・医療現場と互換性がある この配置法により、臨床診断(例:てんかん焦点の特定)から認知科学の実験まで幅広い用途に対応可能です。 拡張配置の基本!10%法で脳波電極をより柔軟に 引用:事象関連電位入門* - Cognitive Psychophysiology Laboratory より精密な脳波解析や、特定の脳領域にフォーカスした測定が求められる場合、10-20法だけでは対応しきれないことがあります。そうしたニーズに応える配置法のひとつが、10%法です。 10%法とは、国際10-20法の電極配置のあいだに、さらに細かく電極を追加していく柔軟性の高い拡張方式で、1991年に10-20法の拡張として提案されました。名前のとおり、頭蓋の基準点間の距離を10%ごとに区切って配置することで、より多くの位置に電極を設置でき、必要に応じて電極密度を調整することが可能です。たとえば、標準の10-20法では「Fz」「Cz」「Pz」など限られたポイントにしか電極が配置されていませんが、10%法ではその中間点にも自由に電極を追加でき、信号の空間的な補間精度を高めることができます。 脳波電極の正しい装着方法とトラブルを防ぐポイント 脳波測定の正確性を確保するためには、電極の正しい装着と定期的なメンテナンスが不可欠です。不適切な装着はノイズの原因となり、測定結果に重大な影響を及ぼします。このセクションでは、電極の装着手順とメンテナンスの基本について解説します。 脳波測定前に行うべき皮膚の下処理とは? 脳波測定において最も基本的かつ重要な工程が、電極の正確な装着です。以下は一般的な装着手順の流れです: 皮膚の前処理電極と皮膚の間の接触インピーダンス(電気の流れにくさ)を下げるため、アルコール綿や軽い研磨剤(スキンプレップ)を用いて頭皮を清潔にし、角質を除去します。 導電性ペーストやゲルの塗布ウェット電極の場合は、電極表面と頭皮の間に導電性ペーストまたはゲルを塗布します。これにより信号の安定性が大きく向上します。 正確な位置への配置10-20法などの基準に従って電極を配置します。専用の計測テープやEEGキャップを活用すると、より精密に位置決めが可能です。 電極の固定電極がズレないようにテープやキャップ、粘着シートなどを使ってしっかりと固定します。特に長時間の測定では安定性が重要です。 このような装着手順を守ることで、測定中のアーチファクト(脳波以外のノイズ信号)を大幅に減少させることができます。 信号が取れない?正しいメンテナンスでトラブルを回避 装着後や使用後の電極は、適切にメンテナンスを行うことで長寿命化し、信号品質も保てます。 使用後の清掃電極に残ったゲルや皮脂などは、流水と中性洗剤で丁寧に洗い流します。銀/塩化銀電極は腐食しやすいため、強アルカリ洗剤や漂白剤の使用は避けましょう。 保管方法洗浄後は乾燥させてから、湿気の少ない冷暗所で保管します。Ag/AgCl電極の場合は、暗所保存が腐食防止に有効です。 接触不良への対処測定中に信号が不安定な場合は、インピーダンスを再確認し、ペーストの再塗布や固定の再調整を行います。また、配線の断線や接続ミスもチェックが必要です。 定期的な点検電極の表面に傷や劣化が見られた場合は交換を検討します。特に金属被膜が剥がれている場合は正確な計測が難しくなります。 これらの管理を怠ると、脳波計測の品質が低下するだけでなく、被験者への不快感やトラブルの原因にもなります。継続的な管理とメンテナンス体制の整備が、安全かつ信頼性の高い測定に不可欠です。 進化する脳波電極!素材・構造・デバイスの最前線を解説 脳波計測技術は、近年急速な進歩を遂げており、電極の素材・構造・デバイス形態において多くの革新が見られます。本セクションでは、電極技術に関する最新の研究や、ウェアラブルEEG機器の発展について解説します。 注目の新素材:次世代脳波電極の最新研究を紹介 従来の脳波電極には、銀/塩化銀(Ag/AgCl)や金メッキなどの金属素材が使われてきました。これらは導電性に優れる一方で、長期間の使用による腐食や、柔軟性に乏しいことによる装着の不快感といった課題がありました。 近年では、こうした問題を克服し、柔軟性・生体適合性・長期耐久性に優れた次世代素材を使った脳波電極の研究が進められています。代表的な例として以下の3つの素材が注目されています。 グラフェン原子レベルの薄さを持つ炭素素材で、非常に柔らかく、導電性が高いのが特徴です。皮膚にぴったりとフィットしやすく、長時間装着しても違和感が少ないため、ウェアラブルEEG用途に最適です(参考:ScienceDirect, 2023)。 カーボンナノチューブ(CNT)極めて細かいチューブ状の炭素構造で、電極表面に使うことで皮膚との接触面積が広がり、電気信号が通りやすくなる(低インピーダンス)という利点があります。これにより、ノイズが少なく高精度な脳波測定が可能になります(参考:Nature Electronics, 2022)。 導電性高分子(PEDOT:PSSなど)ポリマー系の導電材料で、布やゲルに染み込ませることで柔らかく伸縮性のある電極が作れます。皮膚へのなじみが良く、長時間の装着でもかぶれにくいため、生体信号の長期モニタリングに適しています(参考:Nature Microsystems & Nanoengineering, 2024)。 これらの素材は、従来の金属電極では難しかった「快適さ」と「高性能」の両立を可能にし、医療・研究・日常用途を問わず、新しい脳波計測の形を切り拓く技術として注目されています。 日常に溶け込むEEG:ウェアラブルEEGデバイスの進化 EEG(脳波計測)をより手軽に行えるようにするためのウェアラブルデバイスも、目覚ましい進化を遂げています。特にドライ電極や柔軟基板技術の進展により、「装着が簡単」「日常生活中の計測が可能」という特徴を持った製品が多数登場しています。 代表的な例には以下があります: イヤホン型EEG(in-ear EEG):見た目は普通のイヤホンのような形状で、耳の中に電極を配置して脳波を測定するタイプのデバイスです。最近では音楽再生機能と組み合わせたモデルも登場しており、リラクゼーションや集中力の測定にも活用されています。(例:VIE, Inc., CyberneXなど)。 ヘッドバンド型EEG:額や側頭部に簡単に装着できるタイプで、瞑想、集中力測定、睡眠解析などに活用されています(例:Muse, NeuroSkyなど)。 完全ワイヤレス型EEG:Bluetooth通信によってデータをスマートフォンやPCに送信できます。リアルタイム解析やクラウド保存にも対応しています(例:Emotiv, Neurableなど)。 これらの技術により、脳波計測の活用範囲は医療や研究の枠を超え、スポーツ、教育、エンターテインメント領域にも拡大しています。 さらに、機械学習やAIとの組み合わせにより、脳波データのリアルタイム解析やパーソナライズドな脳波評価が実現されつつあります。 まとめ:脳波計測に必要な電極の基礎と最新動向を押さえよう 脳波を正確に測定するためには、適切な電極の選び方と使い方がとても重要です。この記事では、「脳波 電極」に関する基本的な知識から、皿電極・針電極・ドライ電極・ウェット電極などの特徴や使い分けまでを詳しく解説しました。 さらに、国際10-20法をはじめとした電極の配置方法や、装着・メンテナンスのポイントも紹介。近年はグラフェンやカーボンナノチューブといった新素材電極や、ウェアラブルEEGデバイスの進化も進んでおり、脳波測定の未来は大きく広がっています。 「脳波 電極」について正しく理解し、目的に合った選択と運用ができれば、医療現場はもちろん、研究やライフスタイル領域でも大きな価値を発揮するはずです。

脳信号を“声”に変えるストリーミング技術――麻痺で声を失った人に自然な会話を再び

私たちが普段何気なく交わしている会話は、実は極めて高速でスムーズなやりとりです。しかし、病気や事故で話すことができなくなった人たちにとって、「伝える」ことはとても大きな課題です。視線や文字入力を使った支援機器では、1分間に数語しか伝えられないことも珍しくありません。これは会話のテンポを大きく崩し、コミュニケーションに不自由さを感じる原因になります。 こうした課題に対し、脳の活動から直接言葉を生み出す「ブレイン・コンピュータ・インターフェース(Brain Computer Interface, BCI)」という技術が注目されています。特に、脳の信号をもとに声そのものを再現する「スピーチ・ニューロプロステーシス(speech neuroprosthesis)」は、日常会話を取り戻す手段として期待が高まっています。 研究の概要:脳信号からリアルタイムで音声を合成 2025年4月、カリフォルニア大学バークレー校とサンフランシスコ校の研究チームは、重度の発話障害を持つ女性の脳信号をもとに、彼女の「かつての声」でリアルタイムに音声を合成する技術を発表しました。この技術は、脳の信号を読み取り、AIがリアルタイムで解読し、スピーカーから声が発せられる仕組みです。 この技術は、「考えた言葉」を脳の信号としてとらえ、そこから音声を生成します。特徴的なのは、以前録音された本人の声を使い、まさに「その人らしい声」で話せるようにした点です。これは単なる情報伝達以上に、本人にとっての大きな安心感や自己表現につながります。 技術の仕組み:ECoGとAIでかつての声を再現 この技術は大きく分けて以下に紹介する3つのステップによって実現されました。 1. 脳からの信号を取得 出典:UC Berkeley Engineering, Brain-to-voice neuroprosthesis restores naturalistic speech 研究チームはまず、脳幹卒中により、声を一切出せない重度の発話麻痺を抱える被験者の頭に脳の表面を流れる電気信号であるECoG(Electrocorticogra)を計測する装置を埋め込みました。本実験で用いられた装置は253の微小な電極から構成されています。 この電極は発話を司る脳の部位(感覚運動野)の表面に配置され、被験者が「話そう」と頭で指令を出した瞬間の微弱な脳信号をリアルタイムに記録します。ECoGは、頭皮上から計測するEEG(脳波)よりノイズが少なく高精度な信号が得られるため、BCI研究で期待される手法です。 2. AIが解読 次に、この膨大な脳信号データを音声に翻訳するAIを構築します。ここで活躍するのがRNN-T(Recurrent Neural Network Transducer)という深層学習モデルです。RNN-Tはもともと音声認識で用いられる技術で、音声波形に代表される時系列データの入力から対応する文字列をリアルタイムに出力するのに適しています。 モデルを学習させるためのデータを集めるために、被験者にコンピュータ画面に表示された文章を頭の中で発声してもらい、その際に発声する脳内の電気信号を記録するというプロセスを累計23000回以上行いました。このトレーニングにより、モデルは「特定の脳信号パターンが現れたら特定の単語(文字列)が意図されている」という対応関係を学習していきます。 3. 声を合成 研究者たちは、被験者が発話麻痺を抱える前のホームビデオ音声などを集めて、個人別のテキスト読み上げモデルを作成しました。そして前述のRNN-Tが解読した「テキスト」に、この本人の声の読み上げAIを適用することで、最終的にスピーカーから流れる音声が被験者本人の声色になるよう工夫したのです。 出典:Littlejohn KT, Cho CJ, Liu JR, Silva AB, Yu B, Anderson VR, Kurtz-Miott CM, Brosler S, Kashyap AP, Hallinan IP, Shah A, Tu-Chan A, Ganguly K, Moses DA, Chang EF, Anumanchipalli GK. A streaming brain-to-voice neuroprosthesis to restore naturalistic communication. Nat Neurosci. 2025 Apr;28(4):902-912. doi: 10.1038/s41593-025-01905-6. Epub 2025 Mar 31. PMID: 40164740. 実験結果:速さと正確さに驚きの進化 実験の結果、このシステムはハイスピードで低遅延かつ滑らかな発話を再現できることが示されました。特に注目すべき数字は「毎分の単語数(WPM)」です。被験者は1,000語以上の大語彙セットにおいて毎分47.5語のペースで音声を出力できました。さらに、介護生活における会話で頻出する50語程度に語彙を絞れば毎分90.9語に達し、これは人間の普通の会話スピード(毎分約130語)に迫る水準です。以前1の音声解読BCI記録であった毎分15語・50語彙という値と比べると、新手法の高速ぶりが際立ちます。 また従来の発話支援BCIでは、ユーザが「発話しよう」と思ってから実際に音が出るまで数秒のラグがあるのが当たり前でした。しかしこのシステムでは、発話の脳信号の立ち上がりから1秒以内には最初の音がスピーカーから出始めることが確認されました。処理自体もほぼリアルタイムで進行し、システム全体として約0.3秒程度の遅れしか生じないとのことです。これは人間同士の会話で生じる一呼吸ほどの間隔に過ぎず、対話の自然さを損なわないレベルと言えるでしょう。 さらに、この解読モデルは訓練データにない新しい単語や文にも柔軟でした。学習時に登場しなかった語)を試しても、モデルはそれらを正しく発音できたのです。これはAIが単に訓練データを丸暗記したのではなく、言語の音の組み合わせ規則をきちんと学習している証拠だと考えられます。 おわりに ── 失われた声を取り戻す未来へ この技術の一番の価値は、単に声を出せるようになるということではありません。「自分の意思をリアルタイムに伝えられる」ことで、会話のテンポが戻り、他者との関係も自然になります。そして何より、自分の声で話すことができるという経験は、自己表現や尊厳の回復にもつながると考えられます。 もし、話せなくなっても、再び「自分の声」で語りかけられる未来があるとしたら――。この技術は、そんな希望の第一歩となるかもしれません。 🧠 編集後記|BrainTech Magazineより 脳からの信号を読み取り、言葉として再構成する──かつて困難とされてきた課題に、非侵襲の手法で挑んだ今回の研究は、今後のBCI開発に向けた貴重な一歩となりました。まだ実用化には距離があるものの、これまで見えにくかった脳とテクノロジーの接点が、確かに輪郭を持ちはじめています。 📝 本記事で紹介した研究論文Littlejohn KT, Cho CJ, Liu JR, Silva AB, Yu B, Anderson VR, Kurtz-Miott CM, Brosler S, Kashyap AP, Hallinan IP, Shah A, Tu-Chan A, Ganguly K, Moses DA, Chang EF, Anumanchipalli GK. A streaming brain-to-voice neuroprosthesis to restore naturalistic communication. Nat Neurosci. 2025 Apr;28(4):902-912. doi: 10.1038/s41593-025-01905-6. Epub 2025 Mar 31. PMID: 40164740.

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