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Natural language processing approach for the effects of brain damages and aging on latent semantic structure

Research Project

Project/Area Number 20K21831
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 62:Applied informatics and related fields
Research InstitutionKeio University (2021-2022)
Shizuoka University (2020)

Principal Investigator

Itaguchi Yoshihiro  慶應義塾大学, 文学部(三田), 助教 (50706637)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉原 将大  早稲田大学, 文学学術院, その他(招聘研究員) (70822956)
Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords心理学 / 言語 / 認知症 / 失語症 / 自然言語処理 / 意味 / 前頭葉機能 / 時間 / 自然言語解析 / LDA / 言語流暢性 / 脳損傷 / 加齢 / 意味構造
Outline of Research at the Start

本研究では,自然言語解析に基づいた意味ネットワーク解析手法を開発し,脳損傷(失語症状)および加齢がネットワークの構造に与える影響を解明することを目指す。具体的には,(1) LDAと呼ばれる手法によって日本語における客観的な意味連想関係を抽出・数値化する。これに基づき,(2) 個人の意味ネットワークの特徴を定量化する方法論を確立する。最後に,この技術に基づいて,(3) 脳損傷・加齢による意味構造変容を定量化するとともに,それらを計算論的にモデル化する。本研究のアプローチは,ヒトの「意味構造」を量的に扱うことで,意味の認知とその変容に関する臨床研究を大きく促進する可能性を有する。

Outline of Final Research Achievements

We aimed to develop a semantic network analysis method based on natural language analysis and to elucidate the effects of brain damage and aging on the network structure. First, quantitative semantic structures of animal words were obtained from LDA analyses of Japanese and Norwegian Wikipedia. Second, we developed a visualization method to interpret the performance of Japanese and Norwegian subjects in a verbal fluency task based on their semantic structures. Furthermore, we found a strong relationship between word production interval and semantic association in both populations. Finally, we quantified the effects of aging, brain damage, and cognitive decline on semantic structure change through a patient study.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では,心理学的手法と情報学的手法を統合し,私たちの脳内において,「意味」がどのように表現されているかを検討した。この検討によって,加齢や脳損傷,認知症によってどのように個々人の意味構造が変容するかについて,その一端を明らかにすることができた。また,日本人とノルウェー人を対象とした実験を行った結果,文化によっても,意味構造が大きく異なる可能性を示した。これらの成果は,今後の何らかの認知機能が低下した方の的確な理解や,効率的なリハビリテーションの提案に繋がる可能性がある。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (4 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Tromse(ノルウェー)

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Tromso University(ノルウェー)

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Journal Article] The heavier the arm, the higher the action: the effects of forearm-weight changes on reach-to-grasp movements.2022

    • Author(s)
      Ando L. and Itaguchi Y.
    • Journal Title

      Experimental Brain Research.

      Volume: - Issue: 5 Pages: 710938-710938

    • DOI

      10.1007/s00221-022-06350-6

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 繰り返し実施した言語流暢性課題成績に対する時間情報と頻度情報を用いた定量的解析2021

    • Author(s)
      大門正太郎,能登栞,板口典弘
    • Journal Title

      高次脳機能研究

      Volume: 41 Pages: 387-396

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 失語症患者発話を対象とした音声認識および音声基本特徴の解析システムの開発2023

    • Author(s)
      板口典弘,北原正道,大門正太郎
    • Organizer
      第24回認知神経心理学研究会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 音声認識システムを用いた構音障害音声の聴覚印象の定量化2022

    • Author(s)
      北原正道,山田千晴,大門正太郎,板口典弘
    • Organizer
      第46回高次脳機能障害学会学術総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 失語症例に対する動物単語の語想起訓練と視覚性呼称訓練の相互作用2022

    • Author(s)
      大門正太郎,板口典弘
    • Organizer
      第46回日本神経心理学会学術集会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 語想起課題の継時的評価における産出単語の時間情報・頻度情報を用いた解析.2020

    • Author(s)
      大門正太郎,能登栞,板口典弘.
    • Organizer
      44回日本高次脳機能障害学会学術総会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-08-03   Modified: 2024-01-30  

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