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Understanding of brain-state of creative insight: switching of large-scale brain network

Research Project

Project/Area Number 20K20400
Project/Area Number (Other) 18H05395 (2018-2019)
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)

Allocation TypeMulti-year Fund (2020)
Single-year Grants (2018-2019)
Review Section Medium-sized Section 61:Human informatics and related fields
Research InstitutionAdvanced Telecommunications Research Institute International

Principal Investigator

Ogawa Takeshi  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 主任研究員 (10614323)

Project Period (FY) 2018-06-29 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2018: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Keywords創造性 / ひらめき / 機械学習 / 脳活動計測 / 信号処理 / fMRI / 脳機能イメージング / 状態遷移 / 脳機能 / 高次機能 / データ駆動 / 脳内ネットワーク / 脳波
Outline of Research at the Start

近年のAI技術の発達により、創造的な問題解決を必要とされる場面が増え、個人の創造性の向上が重要になると考えられる。そこで、脳内のマクロなネットワークの切り替えに着目し、多角的な高時間・高空間分解能の脳活動計測とAI技術を組み合わせ、ひらめきのメカニズムの解明することを目指す。高次で稀有な認知機能を、機械学習による脳活動パターンの識別により、ネットワークの切り替えを検出し、ひらめき脳状態の定量化を試みる。

Outline of Final Research Achievements

This study aims to elucidate brain networks associated with creative insight by using machine learning techniques with multi-modal brain measurement. We conducted fMRI experiment during spatial insight problem solving, then we applied Hidden Markov Model to extract dynamic brain states. As a result, we succeeded to extract ten brain states from fourteen networks. In addition, we found a probability of one specific state was correlated with accuracy rate. Next, we conducted verbal insight problem experiment, then we found a state which was commonly found in the spatial insight problem solving even though different modality of problems.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果として、個人の創造性を決定づける動的な脳内ネットワークの定量化を行うことで、テーラーメイドなトレーニング法の提案や人材育成の適正化に役立つと考えられる。このような科学的エビデンスに基づいた創造性の認知機能の解明は、教育分野を通した社会実装としての成果展開が考えられる。
教育分野では、創造性を高めるトレーニング法を導入したカリキュラム・教材の作成や、スマホのアプリなどゲームを通したアクティブ・ラーニング、遊びの要素を取り入れながら楽しみつつ学習するプレイフル・ラーニングでの応用が予想される。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Open Access: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 5 results) Remarks (2 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] Asymmetric effective connectivity within frontoparietal motor network underlying motor imagery and motor execution2020

    • Author(s)
      Ogawa Takeshi、Shimobayashi Hideki、Hirayama Jun-ichiro、Kawanabe Motoaki
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: - Pages: 1-40

    • DOI

      10.1101/2020.10.22.351106

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Presentation] 脳ビッグデータを用いた創造性の個性2021

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      コミュニケーションクオリティ30周年記念ワークショップ
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] コネクトーム解析による認知機能の予測2021

    • Author(s)
      小川剛史、竹内光、池田純起、瀧靖之、野内類、横山諒一、事崎由佳、中川誠秀、関口敦、飯塚邦夫、塙杉子、荒木剛、宮内カルロス誠、榊浩平、佐々祐子、野澤孝之、横田晋、マジストロダニエル、川島隆太
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ブレイン・テクノロジー2020

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      NTT docomo 5G evolution & 6G Summit
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 創造性の脳科学~脳の個性と働き方~2020

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      KANKOオンライン展示会2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 非侵襲的脳機能イメージングによる脳活動計測と応用2020

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Individual trait and brain dynamics associated with creative insight2020

    • Author(s)
      Takeshi Ogawa
    • Organizer
      43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Identification of brain regions underliying spatioal insight problem solving2020

    • Author(s)
      Takeshi Ogawa, Takatsugu Aihara, Okito Yamashita
    • Organizer
      The Society for the Neuroscience of Creativity(SfNC2020)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ひらめくに関わる脳内ネットワークのダイナミクス2019

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      第16回通信行動工学研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳活動デコーディングを用いた運動想像と運動実行に関わる脳内ネットワーク2019

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信行動工学研究会第15回研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 通信行動が関わる脳機能の変化2018

    • Author(s)
      小川 剛史
    • Organizer
      電子情報通信学会 通信行動工学研究会第14回研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] Introduction of Takeshi Ogawa

    • URL

      https://sites.google.com/site/introtakeshiogawa

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Remarks] Introduction of Takeshi Ogawa

    • URL

      https://sites.google.com/site/introtakeshiogawa/

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Funded Workshop] 第43回日本神経科学大会、シンポジウム「創造性の神経科学:個性と脳ダイナミクス」を主催2020

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2018-07-20   Modified: 2024-03-26  

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