機器の選定や電極の配置から、信号品質の向上や動きの抑制に至るまで、脳波検査（EEG）のセットアップに関する基本を学びましょう。本記事では、セットアップの選択がデータの信頼性にどのように影響するかを解説し、正確な脳活動データを収集するための実践的なポイントを紹介しています。
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人々の思考を理解しようとする際、脳ほど最適な出発点となる場所は他にほとんどない。脳活動の変化を検知するための手法はいくつかあり、それぞれ異なるアプローチや知見をもたらすが、EEGほど直接的なものはない（1）。
ニューロンのコミュニケーションにおいて生じる電気的活動の変化を検出することで、EEGによって収集された信号は、本質的に神経活動をデータへと直接変換したものを反映している（2）。
EEGはMRIのような高い空間分解能を持つ脳画像診断法ではありませんが、時間分解能の点では他に類を見ないほど優れています。これらすべてに加え、MRIやPETなどに比べて比較的持ち運びが容易であることも相まって、EEGが今日、神経科学をはじめとする様々な分野で主要な手法の一つとなっている理由は明らかです。
したがって、この神経画像診断法は、脳についてより深く理解しようとする研究者にとって大きな可能性を秘めているが、他の神経画像診断法と同様、この装置を用いた研究のセットアップや実施には課題も存在する。
このお手伝いをするため、以下に、EEG実験を設定する前に考慮すべき5つの重要なポイントをまとめました。実際の実験では他にも考慮すべき点があるかもしれませんので、可能な限り専門家の助言や指導を求めることをお勧めします。iMotionsの顧客となれば、当社の専門家チームが実験のあらゆる段階においてサポートいたします。
1. 脳波測定装置
EEGを用いた研究を始めるにあたって、まず最初に行うべきことは、研究環境に合わせてどの機器を購入するかを決めることです。どのような研究を行うかによって、考慮すべき要素はいくつかあります。
チャンネル
この装置を選ぶ際にまず検討すべき点は、必要なチャンネル数でしょう。チャンネル数が増えればデータ量も増えます。これは多くの場合メリットですが、必ずしもすべてのケースで必須というわけではありません。もし脳の前頭葉領域の脳波のみに興味があるのであれば、128チャンネルのシステムが必要とは限りません。
サンプリングレート
ナイキストの定理（その名前ほど難しくありません）によれば、解析したい信号がある場合、その2倍のサンプリングレートが必要となります。EEGを用いて対象とする最も高速な信号を検出するには、128 Hzのサンプリングレートで十分です（3）。もちろん、サンプリングレートが高ければ高いほど詳細なデータが得られますので、予算に余裕があれば、低速な設定よりも高速な設定を選ぶことをお勧めします。
アンプ
多くの場合、EEG装置の中で最も高価な部品であるアンプは、（当然のことながら）電極から記録された信号を増幅し、データをより明確に可視化します。これはデータ品質を確保する上でEEG装置の最も重要な要素の一つであるため、決して軽視すべきではありません（一部のヘッドセットにはアンプが付属していないため、後で信号を増幅する必要があります）。
2. 被験者にEEGを装着する方法
電極の配置が正しいことを確認してください。これには、データ収集を行う電極と、データ収集のベースライン設定に役立つ参照電極の両方が含まれます。
電極を正しい位置に配置するためには、中央の電極が頭皮上の所定の位置と一致していることが重要です（例えば、「Cz」の位置にある電極は頭頂部の中央に配置されます）。電極の配置は、そのほとんどが脳波（EEG）記録用の標準化された配置図である10-20法に従って行われます（4, 5）。
お使いの脳波測定システムに脳波キャップが付属している場合は、キャップの所定の位置に電極を装着し、位置が正しいか確認するだけで済みます（ABM B-Alertヘッドセットのような一部のシステムでは、電極が一体型になっているため、この作業がより簡単に行えます）。
3. 脳波の電気伝導
脳から発生する電気を検出するためには、その信号が頭皮を通って電極に届く必要があります。検出される信号の量を最大化するには、電気の伝導をできるだけ促進することが最善です。
脳波測定用ヘッドセットを使用する場合、これは頭皮を清潔に保ち、インピーダンスを低減させることを意味します（被験者にシャワーを浴びさせる必要はまずないでしょうが、電極が接触する部分にアルコール綿を当てると、電気伝導の質が向上します）。
導電ジェルを塗布することで（一定の限度内ではありますが）導電性は常に向上するため、電極と頭皮の間にこれを塗布することをお勧めします。また、ドライ電極やセミドライ電極も利用可能であり、データ収集をより迅速に行うことができます。これらは通常、信号の忠実度がやや劣る場合がありますが、セットアップに要する時間とデータ品質のバランスをどう取るかは、研究課題によって異なります。
4. EEGデータ収集時の動きを最小限に抑える
EEGヘッドセットを装着した被験者が動いてしまうと、データにとって決して良いことではありません。電極がずれたり、乱れたりすると、何らかのアートファクトや測定誤差が生じる恐れがあります。被験者の頭上でヘッドセットが動いてしまうのは避けたいところですが、実験の性質上、被験者が立ち上がったり動き回ったりする必要がある場合もあります。
このような実験を行うにはいくつかの方法があります。モバイルでの記録が可能なデバイスを選ぶだけです。NeuroElectrics、ABM、Emotiv（その他多数）の各社は、モバイル利用向けに設計されたEEGヘッドセットを提供しています（多くはBluetooth接続ですが、Wi-Fi接続に対応しているものもあります）。
データの品質を最大限に高めるには、安定した管理された環境を維持することが理想的ですが、これらの装置は一般的な動きにも耐性があるため、実験により高い生態学的妥当性を持たせることができます。
5. EEGデータはどのようなものですか？
「ゴミを入れれば、ゴミが出る」という古い格言があるように、データについても同じことが言えます。理想を言えば、実験条件、セットアップ、そして機器がすべて調和し、可能な限り高品質なデータ収集が確保されれば、その後のプロセスもスムーズに進むでしょう。
ただし、研究で最も正確な結果を得るためには、実験の前後で留意すべき点がいくつかあります。
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「前頭部の非対称性」について考えてみよう。これは、接近行動や回避行動に関連する値を示す、広く用いられている指標である。このデータを確実に分析するには、少なくとも30秒間という十分なデータ収集期間が必要となる（6）。言うまでもなく、この指標を収集したいのであれば、実験設計においてその時間を確保しなければならない。
他の機器から正確なデータを収集するには、適切な校正期間を設ける必要がある場合があり、その作業を実施すべきである。データ収集後、必要に応じてアーチファクトの除去や、場合によっては記録データ全体の削除など、データに対するさらなる処理が必要となる可能性が高い（7）。
結論
脳波（EEG）実験は、脳の活動や認知プロセスについて貴重な知見をもたらすことができますが、こうした研究の実施には、適切な実験設計と実行が不可欠であるという点に留意しておく価値があります。
もちろん、具体的な研究課題やニーズによって、他にどのような手順が必要になるかは異なります（この5つの基本事項はあくまで出発点に過ぎません）。しかし、これらのヒントに従えば、信頼性の高い研究を進めるための第一歩を確実に踏み出せるでしょう。参考になるよう、EEG研究に関するトップ5の記事もぜひご覧ください。
参考文献
1. Jackson AF, Bolger DJ. (2014). 脳波（EEG）およびその測定の神経生理学的基礎：一般向けの総説. Psychophysiology, 51:1061–71.10.1111/psyp.12283
2. Buzsáki G., Anastassiou C. A., Koch C. (2012). 細胞外電場および電流の起源――EEG、ECoG、LFP、およびスパイク。Nat. Rev. Neurosci. 13, 407–420. 10.1038/nrn3241
3. Weiergraber M, Papazoglou A, Broich K, Muller R. (2016). 脳波解析におけるサンプリングレート、信号帯域幅および関連する落とし穴. J Neurosci Methods, 268:53–5.
4. ジャスパー, ハーバート・H. (1958). 脳波検査の臨床検査法に関する委員会報告書. 『脳波学および臨床神経生理学』. 10 (2): 370–375.
5. Niedermeyer, E., & Lopes da Silva, F. H. (1999). 『脳波検査：基本原理、臨床応用および関連分野』. メリーランド州ボルチモア：Williams & Wilkins.
6. Coan, J. A. および Allen, J. J. B. (2002). 『非対称な脳』. Richard J. Davidson および Kenneth Hugdahl（編）. 米国マサチューセッツ州ボストン; MIT Press.
7. Urigüen JA, Garcia-Zapirain B. (2015). 脳波アーチファクト除去―最新動向とガイドライン. J Neural Eng, 12: 31001
