サッカード眼球運動の計測に基づく覚醒水準の定量評価の試み ○植野彰規、内川義則東京電機大学理工学部電子情報工学科 An approach to quantification of alertness level based on measurement of saccade Akinori UENO and Yoshinori UCHIKAWA Department of Electronic and Computer Engineering, Tokyo Denki University 1．はじめに筆者は、先進安全自動車等への応用を念頭に、サッカード（saccade: SC）の特性変化からヒトの覚醒水準を推定可能であるか検討してきた。過去の研究において、SC 動特性が脳波の振幅や主観的覚醒水準と強い相関を有することを定量的に示している[1][2]。今回、数列比較課題中の覚醒変動に伴う SC 動特性の変化と、視知覚能との関係について解析を試みたので報告する。 2．実験方法 6 名の被験者に数列比較課題を課し眼球運動を計測した。数列には 20bit の 2 進数（1, 0 の割合が 0.5）を 2 組用いた（図 1）。中央の円図形を中心に 1 と 0 が点対称に配置されている。ただし、ある bit だけ 1, 0 が左右で反転している。被験者には数列呈示を合図に中央から外側へ向かって左右の数列を比較し、1 と 0 が反転している bit を見つけ出した後、中央円図形を固視するよう指示した。 1 回の試行 30s を 4 回繰り返し 1set とし、各被験者に対して 11set ずつ実験を行った。 20 bit 20 bit 11011100111001110011 11001110111100111011 ⎧ ⎫ V std ( A) = V0 ⎨1 − exp⎛⎜ − A ⎞⎟ ⎬ ････････････ (1) k v ⎠⎭ ⎝ ⎩ Vn = Vp Vstd ･･････････････････････････ (2) 3.2 視知覚能指数の算出課題中の回転角度データから左右方向の最大値をそれぞれ求め、数列の何 bit 目に相当するか計算した（NR, NL）。また、課題に要した時間 Tcmp を求め、式(3)より視覚情報取得量（Bit Rate for Visual Perception: VRBP）を算出した。なお Di は試行中に発生した i 番目の SC の継続時間である。 BRVP = NR + NL Tcmp − ∑i =1 Di ････････････････ (3) n 4．実験結果表 1 に SC パラメータと BRVP の相関係数を示す。Vp/D おいて被験者 5 名で 0.6 以上の正の相関が得られており、過去の成果と合わせると、覚醒水準が低下し SC 速度波形の尖度が低下すると、単位時間あたりに目から取得している視覚情報量が低下することが示された。表1 SC パラメータと BRVP の相関係数 Subject mean Vp/D mean Vn T.I. 0.90** 0.85** H.K. 0.75** 0.72** A.K. 0.62** 0.46** J.S 0.67** 0.55** 3．解析方法 Y.F. 0.61** 0.56** 3.1 SC パラメータの算出眼球運動モニタの出力電圧を回転角度に変換し、微分により角速度を算出した。角速度に対して±25deg/s の閾値を設け、閾値を超えた部分を SC とした。各 SC について、振幅（A）、最高速度（Vp）と継続時間（D）の比（Vp/D）を求めた。また、式(1)を用いて被験者別に、振幅 A における標準的な最高速度（Vstd）を求めた。Vstd と Vp の比から相対最高速度（Vn）を算出した（式(2)）。試行毎に Vp/D と Vn の平均値を求めた。 T. S. 0.39** 0.41** -10deg 図1 0deg the false pair +10deg 数列比較課題の試行時に呈示する視標の例 * p < 0.05, ** p < 0.01 5．まとめ数列比較課題中の覚醒変動に伴う SC 特性の変化と視知覚能の関係について定量的に解析した。参考文献 [1] 植野ら，信学論, J81-DII, 6, pp.1411-1420, 1998 [2] 植野ら，信学論, J83-DII, 4, pp.1172-1179，2000