広報活動

Print

2013年4月25日

理化学研究所

睡眠状態を全自動で判定できる「FASTER法」を開発

-動物を用いた睡眠研究がより大規模で定量的に-

FASTER法の適応例の図

図 FASTER法の適応例

睡眠は、心身の休息はもちろん、ストレス除去、免疫力の向上、さらには記憶の再構成など、健康的な生活を送っていく上で必要不可欠な生理現象です。しかし、睡眠のメカニズムは、解明されていない部分が多いと言われています。なかでも睡眠状態なのか覚醒しているのかを判定するのは、睡眠を科学するための第一歩ですが、未だに自動化されていませんでした。

理研の研究者らのグループは、従来の睡眠判定法の問題点を抽出し、それらを1つ1つ解決することによって、睡眠状態を全自動で判定できる手法「FASTER法」を開発しました。実際にマウスを用いて性能を評価したところ、睡眠状態を90%の正解率で判定できました。

これまでの判定法で問題になっていたのは①睡眠判定のアルゴリズムに人間の主観が入る②睡眠と覚醒の境界線が特定しにくい③睡眠判定にモデルをあらかじめ規定している④脳波の特徴抽出に特定の周波数を用いている-などです。研究グループは、判定基準を各個体間で固定して主観を極力排除するとともに、一定時間内の脳波と筋電図のデータの特徴を定量化し、それをもとにグループに分けそれぞれの特徴から睡眠判定することで睡眠と覚醒の間の境界線を特定しやすくしました。また、特別なモデルを必要としない分類をおこない、未知のデータ分布を示す個体や系統であっても睡眠判定を可能にしました。さらに、現在使われている特定周波数帯域の脳波だけではなく、全ての周波数帯域を対象にしました。

この改良をもとにFASTER法に関わるパラメータを最適化し、睡眠判定の全自動化に成功しました。さらに、約1~2時間要していた解析時間を10分に短縮できました。本手法を利用することで、人間を対象とした全自動睡眠判定が高い精度で行えると期待できます。

理化学研究所
発生・再生科学総合研究センター センター長戦略プログラム システムバイオロジー研究プロジェクト
プロジェクトリーダー 上田 泰己 (うえだ ひろき)

生命システム研究センター 細胞デザインコア 合成生物学研究グループ
リサーチアソシエイト 砂川 玄志郎 (すながわ げんしろう)