Muse2（BMI）で脳波を測ってみた！
みなさん、こんにちは。
NRIデジタルの石井佑磨です。
NRIデジタルでは、CoE（Center of Excellence）活動として、新技術の探索・検証や先行事例の調査を行っております。CoE活動の一環として、ブレインマシンインターフェースの一つである、Muse2という脳波を測定できるデバイスを使ってみましたので、ご紹介をしたいと思います！
どんなデータが取れるのでしょうか！？
まずは、ブレインマシンインターフェースについてご説明いたします。
ブレインマシンインターフェースとは
ブレイン・マシン・インターフェース（以下、BMI）とは脳情報を利用することで、脳（ブレイン）と機械（マシン）をつなぐ技術のことです。
以下の表のように、BMIは大まかに入力型・出力型、介入型の3種類に分類されます。
| 分類 | 概要 |
| 入力型BMI | 機械から脳に信号などの情報を送るBMI |
| 出力型BMI | 脳から機械に脳の活動によって得られる情報を送るBMI |
| 介入型BMI | 脳の情報処理に介入するBMI |
また、BMIには侵襲式と非侵襲式がありますが、侵襲式は脳の表面や内部にBMIを埋め込む方式で、非侵襲式は頭部などの体の外部にBMIを取り付けて間接的に脳情報を得る方式です。
これらはブレインテックと呼ばれ、最近注目されています。
続いて、今回使用するMuse2についてご説明いたします！
Muse2とは
Muse2は、リアルタイムに脳波の状態を測定する、脳波センシング・ヘッドバンドデバイスです。
公式アプリを用いて瞑想を行うことで、フィードバックを得ることができます。そのフィードバックによって、ストレス軽減・睡眠改善・集中力向上が可能になるようです。
出典：Muse™ – Meditation Made Easy
機能
Muse2では、以下の4つの機能を提供しています。
- 脳波測定
- 心拍数測定
- 加速度測定
- 呼吸測定
これらの機能で、瞑想時の脳波や姿勢・呼吸を測定して、リラックス度合いなどをを推定するようです。
Muse2を実際に使ってみた
どのようなエクササイズをして、どのようなデータがとれるのかを公式アプリを使って検証していきます。
公式アプリをiphoneにインストール後に、Muse2とBluetoothでペアリングをして、瞑想をしていきます。瞑想は3分間で、瞑想中は雨の音がしました。
瞑想が終わると、3分間の瞑想の落ち着き具合？がActive, Neutral, Calmでグラフ表示されています。
私の場合は、残り時間1:14でスクリーンショット取得時にスマホを操作していたため、その時間(グラフの2:00前)にActiveになっています。
どのような脳波が取れているかはわかりませんが、落ち着いているかはしっかり計測できていそうです。
次に、実際に脳波データの取得をしていきたいと思います！
脳波データの取得
公式のアプリでは、脳波のデータが取得できないので、別の方法を調査しました。
Muse公式サイトによると、Muse2では、Muse DirectというiOSアプリ経由でクラウドに脳波データを送ることができたようなのですが、Ｍuse Directは2020/05にAppStoreから削除されていました。現在、公式アプリ（Muse.Meditation & Sleep App）でデータを収集できるように開発中だそう。現状、公式に提供しているツールはないとのことでした。
Mind Monitorの導入
Mind Monitorというアプリを使用することで脳波のデータを取得できるという情報があったため実際にMind Monitorを導入しました!!
アプリを起動し、Muse2を接続すると、取得した脳波が表示されました。周波数別の脳波強度だったり、各センサーで取得した電圧が確認できるようです。
また、Muse2の加速度やジャイロスコープを取得できるようで、頭を揺らすとグラフが変化していました。脳波計測だけでなく、姿勢推定などもできるので、活用の幅は広そうです！
ちなみに、周波数別に脳波は以下のように分類されており、一例ですが、人の状態がわかると言われています。
| 脳波 | 周波数 | 状態 |
| ガンマ波 | 30Hz< | 高次思考 |
| ベータ波 | 13 – 30Hz | 覚醒状態(注意・緊張) |
| アルファ波 | 8 – 13Hz | リラックス |
| シータ波 | 4 – 8Hz | 瞑想・浅い睡眠 |
| デルタ波 | < 4Hz | 深い眠り |
本当に私の脳波が取得できているのか？と疑問を持ったので、以下の2ケースで脳波強度に変化があるかを実験してみました。
- 全力でタイピングする
- 瞑想する
実験結果は動画でご覧ください！
タイピング時と瞑想時で、デルタ波の動きが大きく違いますね！瞑想時のほうがデルタ波の強度が大きく変化しています。寝ているわけでないのですが。。何が影響しているのでしょうか。
また、瞑想時には、アルファ波の強度が大きいような！？
脳波データのエクスポート
では、本題の脳波のデータを取得していきます。
Mind MonitorでMuse2から脳波データを受信して、OSC（OpenSound Control）プロトコルを用いてOSCサーバに送信したり、DropBoxにエクスポートしたりできるようです。
今回はDropBoxに脳波データをアップロードしてみます。
事前にMind Monitorのアプリ上でDropboxのアカウント連携をしておき、右下の赤いボタンを押すことでレコーディングが開始され、再度押すことで、レコーディングが停止されてDropBoxにデータがアップロードされます。
ではアップロードされたデータを確認していきます。DropBoxにアクセスすると、mindMonitorのデータがありました。
データはCSVとなっており、時系列の脳波のデータと加速度やジャイロスコープまで取得できています！装着者の状態を推定するには、十分なデータではないでしょうか！？
まとめ
今回は、ブレインマシーンインターフェースとしてMuse2をご紹介いたしました。
遠隔でも装着者の状態などをモニタリングできそうですね。これまで実施していたABテストなどが、脳波によって定量的に評価できそうです。
脳波計測しながら、なにか作業すると脳波が連動して動くので、なんだか楽しくなります！ぜひ、みなさんも脳波計測してみてください！
他にも脳波を用いた実験してみようと思いますので、おもしろい結果が出ましたら、また記事にしたいと思います！