- ベストアンサー
脳波が検出されるしくみ
- みんなの回答 （3）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
- ベストアンサー
神経細胞というのは、その細胞膜を挟んで内側と外側のイオン分布に差をつけており（この状態を分極と言います：細胞膜に特定のイオンを汲み出すポンプのような仕組みがあります）、情報を伝達する際にはその濃度勾配が崩れる（脱分極）ことによって微弱な電位変化が神経線維を伝わって行く仕組みになっています。個々の神経細胞（→神経線維）の電位変化はきわめて微弱ですが、それがたくさん集まると全体としての電位変化は外から電極で感知することも可能なレベルになります。この、ある程度の容積の範囲に含まれる神経細胞の集団全体としての電位変化を見ているのが脳波ということになり、ある部分の電位は、他の電極を不関電極として見たときの相対的な電位と考えてよいと思います。ですから、その細かな動きが個々の神経細胞の働きを識別するというような能力はないのですが、脳の中の神経細胞の分布として、このへんの細胞はおおむねこうした働きに関与している、といった傾向が神経生理学の知識によって分析されていますので、局所ごとの脳波の活動を見ることで、「今どんな神経機能が活発に使われているのか」といったことをある程度推定することができるわけです。 高速フーリエ変換の処理内容については #1さんの解釈で正しいと思います。CTやMRIのデータを画像計算用に展開するときの理屈も同じです。
その他の回答 (2)
- bottan
- ベストアンサー率21% (39/183)
脳波は一見単なるノイズにしか見えませんが、生体からの信号であるので周波数に直すと特徴が見えてきます。 原理はフーリエ変換のお決まり文句 「どんな波形も簡単な波の足し合わせである」です。 または違う周期の波を積分すると値が０になる性質を 利用しています。詳しくは以下のＵＲＬで。
お礼
回答ありがとうございます。 参考ＵＲＬのフーリエ変換の記述はたいへん タメになりました。積分を駆使してあんなに スッキリと算出できるとは（過程の一部ですが）、 驚きました。熟読して教養を高めたいと思います。
- 38endoh
- ベストアンサー率53% (264/494)
> 一体脳のどの部分の変化を検出しているのかその概略を教えて下さい。 私もド素人ですが，部位が分かるのは電位測定ではなく，SQUID による磁場測定ではないのでしょうか？ 多チャンネル SQUID で測定された磁場分布から逆算する物だと思います。 > 高速フーリエ変換すると、なぜ全て正の値の周波数スペクトル（単位マイクロボルト）になるのか、 周波数スペクトルは複素数なので，実部と虚部のペアか，絶対値と位相のペアで表現できますよね。geberobei さんが見ているのは後者で，位相情報を捨てているだけでは？
お礼
早速の回答ありがとうございます。 周波数スペクトルについては十分理解できました。 磁場分布については、相応の機器が揃えば 研究してみたいと思います。
補足
まず、質問に不足があったことをおわびします。 私どもの研究では、多チャンネルＳＱＵＩＤでは 測定していません。「脳の部分」とは前頭葉などの 脳全体の位置的なものでなく、神経細胞レベルでの ミクロな部分を指すということで考えていただければ 幸いです。
関連するQ&A
- 脳波の解析手法について教えてください
自分は現在卒業研究で、脳波を解析するソフトを作成しています 現在使用している処理は、さまざまな窓関数を用いたＦＦＴのみなのですが、歯を噛んだ時などに出る高周波数についてのスペクトルが顕著に表れません 脳波形に付属されていたソフトを使うと同じ動作をした時にちゃんと高周波が検出されます 付属されていたソフトもまた窓関数とＦＦＴしか使用していないようなのですが やはり、これだけの処理では脳波の解析には不十分なのでしょうか？ なにか脳波処理に常識的にしなくてはいけない前処理や効果的な解析方法があったらヒントだけでもいいので教えてほしいです 使用している脳波計は額につける型の１チャンネルのものです よろしくお願いします
- 締切済み
- 医療
- 高速フーリエ変換によりパワースペクトルについて
純粋な正弦波を高速フーリエ変換によりパワースペクトルを求めたのですが 混合波では無いのに元の周波数よりも高い周波数や負の周波数が周期的に検出されます。 これは離散フーリエ変換の周期性や共役性が関係しているのですか？ 周期性ですと、元よりも高い周波数は検出されないと思うのですが。 また、この周期的に現れる周波数の他にも細かいパワースペクトルが検出されるのはなぜでしょうか
- 締切済み
- 数学・算数
- フーリエ変換について
ある波の波形をフーリエ変換するんですが、 した結果というのは、周波数スペクトルがでてくるんですか？ 一体どの公式を使えばいいんですか？ またそれによっていくつかの波の違いって分かるんですか？
- ベストアンサー
- 数学・算数
- エクセルを使用しフーリエ変換でグラフを作るには？
課題でエクセルでフーリエ変換でグラフにするのですが、サンプリング周波数と時系列データから時間波形とフーリエスペクトルのグラフを作らないとなりません。 エクセルの使い方やフーリエ変換も勉強したばかりで分からないことだらけです。ネットや本などで調べても出来そうになかったので、どうか教えていただけると幸いです。
- ベストアンサー
- 電気・電子工学
- フーリエ変換により得られる周波数スペクトルの単位
離散フーリエ変換（デジタル信号に対して行う周波数解析）により得られる 周波数スペクトルの単位について教えて頂きたいと思い，質問させて頂きました． デジタル信号処理やフーリエ変換に関する書籍，またはホームページを調べてみますと 周波数スペクトルには ・振幅スペクトル ・位相スペクトル ・パワースペクトル ・パワースペクトル密度 というような様々な表現方法があることがわかりました． しかし，それぞれが持つ意味や単位がはっきりと書かれた書籍をみつけることができませんでした． 離散フーリエ変換の定義式やホームページを参考にして考えてみますと 周波数解析を行う対象の波形の縦軸の単位がVで，横軸の単位が秒であれば， 求められるスペクトルの単位は，以下のようになると考えております． しかし，確信がなく不安な気持ちです． ・振幅スペクトル [VまたはdB] ・位相スペクトル [rad] ・パワースペクトル [V^2またはdB] ・パワースペクトル密度 [（V^2）/Hz] もしスペクトルに関してご存知の方がいらっしゃいましたら， 教えて頂けると本当にうれしいです． 参考になるホームページや書籍等も教えて頂けると助かります． つたない文章ですが，どうぞよろしくお願い致します．
- ベストアンサー
- 数学・算数
- 周波数解析をエクセルツール『フーリエ解析』で実施したいのですが・・
周波数解析をエクセルツール『フーリエ解析』で実施したいのですが・・ 時刻歴を持った波形をエクセルのフーリエ解析にかけたところ以下のような結果が出ました。 時刻（s）波形（風速）（フーリエ結果） 0 0 4964.547892 0.01 0.016148 162.934386092482+757.485796541738i 0.02 0.024223 -176.671853947744+679.108499109482i 0.03 0.032297 -38.1198577747876+304.999881074942i 0.04 0.040371 -33.7184553866481+283.069540754i 0.05 0.047921 67.2878230094194+268.189434427773i 0.06 0.055471 -5.3340068659851+181.755877831686i 0.07 0.063021 43.7700366445313+188.325607658826i 0.08 0.070571 95.1628904739282+115.524911946043i 0.09 0.078121 79.1610244918527+286.809861194846i 0.1 0.084849 -20.9326884388047+207.486443103952i 0.11 0.091578 -10.0874722910491+176.517532576085i この場合の結果をパワースペクトル密度にしたいのですが， 一番上が定常分で，事項以降が ωt，2ωt，・・・ｎωtということに なって，それぞれの実部^2+虚部^2の平方がスペクトルになると思いますが これを横軸周波数のおなじみのグラフにするには横軸の周波数はどのよう に考えればいいのでしょうか。 （たとえば2ωtの項の場合の周波数はいくらになる？） また，風速のパワースペクトルの単位はどのようになるでしょう。 基本的な質問だと思います。とても恥ずかしいのですが，ご教授いただけますか。 もしかすると根本的な間違いをしている気もします・・
- ベストアンサー
- 数学・算数
- ウェーブレット変換について
現在ウェーブレット変換を用いて呼吸成分と心拍成分の分離を行っています。 例えばウェーブレット変換を用いて呼吸と心拍の分離が行えたとして ある周波数スペクトルが求まります。今度はその周波数成分を持つような時間波形に 変換したいのですがそのようなことは可能でしょうか？ 求まった周波数スペクトルを逆離散フーリエ変換(IFFT)すればいいのでしょうか？ 行き詰まってしまったのでもしよろしければアドバイスお願いします。
- ベストアンサー
- 科学
- フーリエ 音を1オクターブ上げるにはスペクトルをどういじる？
周波数が倍になると1オクターブ音程が上がるという話を聞いたことがあります。 そこで、フーリエ変換をしたスペクトルデータをいろいろいじってみたのですが、どうしても1オクターブ音程が上がるということが実現できません（逆フーリエ変換をかけて音を確認）。 実際に1オクターブ音程を上げるにはどのようにスペクトル（絶対値・位相（もしくは実部・虚部））を変化させればよいのでしょうか？ （音程だけ変化させて、音の速度は変化しないようにしたい）
- ベストアンサー
- 数学・算数
- 情報通信における周波数スペクトルと伝送速度について
情報通信に関する勉強をしていたのですが、ひとつ疑問に思う点があって、質問させていただきます。 周波数スペクトルの帯域幅が広ければ広いほど、高速な伝送が可能・・・という件があるのですが、伝送速度と周波数スペクトルの関係がわかりません。 資料では矩形パルスをフーリエ変換して、周波数スペクトルと伝送路（ブロードバンド・ナローバンド）についての説明があります。 具体的には、 v(t) = A (|τ| <= 2) 0 (|τ| > 2) という単一矩形パルスv(t)ををフーリエ変換して、 V(f) = Aτsinc(πfτ) という周波数スペクトルが得られ、これより、矩形パルスの時間幅を短くすれば、周波数スペクトルのグラフの広がりが大きくなるというのはわかります。 時間波形で考えると、単純に、高速な伝送をするには単位時間にどれだけ多くのパルスを伝送できるかを考えればいいと思いますし、その為にはパルスの時間幅を狭めればいいというのは何となく合点がいきます。 これを周波数スペクトルの面から考えるには、どういう風に考えればいいのでしょうか。 拙い質問で大変申し訳御座いませんが、宜しくお願い致します。
- ベストアンサー
- 科学
お礼
回答ありがとうございます。 神経細胞のしくみから、その集合体である脳では 電位変化が外から感知できるという話、たいへん よく分かりました。 下の補足でも書きましたが、今使っている脳波計 ではチャンネル数が少ないためマッピングができません。 しかし、脳全体の活動として今後も研究を続けて いきたいと思います。