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Elucidation of the mechanism of communication disorder using hyper scanning

Research Project

Project/Area Number 21K07474
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52030:Psychiatry-related
Research InstitutionHealth Sciences University of Hokkaido (2023)
Hokkaido University (2021-2022)

Principal Investigator

柳生 一自  北海道医療大学, 心理科学部, 教授 (90597791)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 齊藤 卓弥  北海道大学, 大学病院, 特任教授 (20246961)
横澤 宏一  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (20416978)
白石 秀明  北海道大学, 大学病院, 講師 (80374411)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsコミュニケーション / 脳磁図 / 自閉スペクトラム症 / 統合失調症 / コミュニケーション障害 / ハイパースキャニング
Outline of Research at the Start

コミュニケーションは特に人類において発達した社会的行動の基礎をなすものであり、日々の営みに欠かせない。コミュニケーションを観察し評価することは、その障害をもつ統合失調症などの精神疾患あるいは自閉スペクトラム症など神経発達症において、特に重要である。そこで私たちは北海道大学にある2台の脳磁計(Magnetoencephalography: MEG)を光ファイバーで接続し、映像・音声での仮想的対面を可能とするDual-MEGシステムを構築し、脳活動を同時記録しコミュニケーションの客観的評価を可能とした。コミュニケーションに障害を持つ疾患の対人的な相互作用の障害機序を明らかにすることを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

北海道大学にある2台の脳磁計(Magnetoencephalography: MEG)を光ファイバーで接続し、映像・音声での仮想的対面を可能とするDual-MEGシステムを構築した。さらによりリアルな対面を行えるようカメラとプロジェクタの視差をなくすハーフミラーを用い正面からの視線合致を可能とした。このDual-MEGシステムを用いて、実対面(相手の映像と実際に対面している状況)、擬対面(録画された相手の映像と対面している状況)とを用いて、被験者に判断させる課題を行った。結果、本人は擬対面だと答えている(実対面には気付いていない)にも関わらず、右下前頭部におけるθ波の活動が、映像が実対面では脱同期、擬対面では過同期をすることを明らかにした。すなわち意識レベルでは相手の存在に気づいていない(非意識)にも関わらず、「相手の存在」を脳内で表象化する機構が同部位に存在することを示した。さらに考察をすすめこの二条件の違いは、他者との無意識の交互作用にあること、そのやりとりはfacial mimicry(表情模倣)にあることを推論した。こうした点は進化学的見地、発達学的見地からも合理的であると考えられ、トップダウンの認知とは別の、ボトムアップによって他者が象徴化される機構を示しているのかもしれない。こうした中前頭回を中心としたこの非意識下における他者存在の象徴化については統計学的な検討を深めた上で、研究成果については現在論文投稿中である。さらに2022年度はこの非意識下の脳活動について被験者が「相手の存在」を意識している条件下で行い、右前頭葉にシータ帯域の活動変化を見出し、現在詳細な解析を進めている。今後さらにコミュニケーションに障害をもつ疾患群での調査を進めていく予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

研究対象として健常者同士によるコミュニケーションモジュールを同定(表情のやりとりなど非言語的なやりとり、言語のやりとりなど)については、進行中であり既に一部は論文化されている。解析方法としては単一被験者の脳活動におけるモジュール同定を目的とした周波数解析と事象関連同期・脱同期の解析および二台の脳磁図を用いた同時計測を行うため熟練した検査者を育成中である。研究協力者などマンパワーを要する課題であること、また研究代表者の異動のため、計画よりも遅れている。

Strategy for Future Research Activity

今後2者間コミュニケーション活動、同期性の研究へと進めていくとともに、疾患群に対しての研究を進められるよう倫理委員会の申請を行なう他、研究補助者の支援を得つつ計画を推進させていく。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Construction of a fiber-optically connected MEG hyperscanning system for recording brain activity during real-time communication2022

    • Author(s)
      Watanabe Hayato、Shimojo Atsushi、Yagyu Kazuyori、Sonehara Tsuyoshi、Takano Kazuyoshi、Boasen Jared、Shiraishi Hideaki、Yokosawa Koichi、Saito Takuya
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 17 Issue: 6 Pages: 0270090-0270090

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0270090

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Magnetoencephalography Hyperscanning Evidence of Differing Cognitive Strategies Due to Social Role During Auditory Communication2022

    • Author(s)
      Yoneta Nano、Watanabe Hayato、Shimojo Atsushi、Takano Kazuyoshi、Saito Takuya、Yagyu Kazuyori、Shiraishi Hideaki、Yokosawa Koichi、Boasen Jared
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 16 Pages: 790057-790057

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.790057

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 非意識下で他者を検出する神経学的メカニズム2023

    • Author(s)
      柳生一自
    • Organizer
      ISACM and JBBS 2023 Osaka(第38回 日本生体磁気学会大会)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Somatic interactions are expressed in the right dorsolateral frontal lobe, even while we do not notice other’s existence2022

    • Author(s)
      Kazuyori Yagyu, Kazuyoshi Takano, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa, Yumie Ono, and Takuya Saito
    • Organizer
      Face2face: advancing the science of social interaction, The Royal Society, London, UK (hybrid)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Broad alpha-Rhythm enhancement in sequential memory encoding detected by magnetoencephalography2022

    • Author(s)
      Koichi Yokosawa, Risa Anada, Mayuko Nomura, Ryoken Takase, Jared Boasen
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 44th Annual International Conference of IEEE, Glasgow, UK (hybrid)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Larger M170 evoked by the facial expressions of avatar faces than those of human faces2022

    • Author(s)
      Yu Han, Joohyeong Kim, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 44th Annual International Conference of IEEE, Glasgow, UK (hybrid)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recruitment of mentalizing system in verbal communication - Magnetoencephalographic hyperscanning study2022

    • Author(s)
      Risa Anada, Hayato Watanabe, Hideaki Shiraishi, and Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism, Birmingham, UK,
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigating the neurocorrelates of human communication using music and MEG hyperscanning2022

    • Author(s)
      Nano Yoneta, Jared Boasen, Hayato Watanabe, Takuya Saito, Hideki Shiraishi, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism, Birmingham, UK
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] M170 was enhanced by animal avatar faces but not modulated by communication2022

    • Author(s)
      Han Yu, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism, Birmingham, UK
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ハイパースキャニングに用いる2台の脳磁計で推定した脳活動位置の比較(2)2022

    • Author(s)
      渡辺隼人、下條暁司、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第37回 日本生体磁気学会大会.
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Somatic interactions are expressed in the right dorsolateral frontal lobe, even while we do not notice other’s existence2022

    • Author(s)
      Kazuyori Yagyu, Kazuyoshi Takano, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa, Yumie Ono, and Takuya Saito
    • Organizer
      Face2face: advancing the science of social interaction, London, UK (hybrid)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Brain activity that plays a semantic role in verbal communication-MEG hyperscanning study2021

    • Author(s)
      Risa Anada, Hayato Watanabe, Hideaki Shiraishi, and Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference, Sapporo, Japan (online)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neurocorrelates of musical communication using MEG hyperscanning2021

    • Author(s)
      Nano Yoneta,Jared Boasen,Hayato Watanabe,Takuya Saito,Hideaki Shiraishi,and Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference, Sapporo, Japan (online)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Anthropomorphized animal face evokes larger face-sensitive brain response than human face2021

    • Author(s)
      Han Yu, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, and Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference, Sapporo, Japan (online)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of source locations of somatosensory brain activities between two MEG devices used for hyperscanning2021

    • Author(s)
      Yoshitaka Onishi, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, and Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference, Sapporo, Japan (online)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Desynchronization in Alpha Band Rhythm during Exchanging Semantic Words―MEG Hyperscanning Study2021

    • Author(s)
      Risa Anada, Hayato Watanabe, Hideki Shiraishi, and Koichi Yokosawa
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 43rd Annual International Conference of IEEE, Guadalajara, Mexico (virtual)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dual MEGを用いたコミュニケーション脳科学の可能性2021

    • Author(s)
      柳生一自、渡辺隼人、高野一義、下條暁司、白石秀明、横澤宏一、齊藤卓弥
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会. シンポジウム「ハイパースキャニングによる社会脳機能計測」京都大学百周年時計台記念館(京都)オンライン
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳磁図を用いたコミュニケーション脳科学2021

    • Author(s)
      柳生一自、渡辺隼人、高野一義、下條暁司、白石秀明、横澤宏一、齊藤卓弥
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会. 国立京都国際会館(京都)ハイブリッド
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] MEGハイパースキャニングによる非言語コミュニケーション中の脳領域間の相関活動2021

    • Author(s)
      金柱亨、小野弓絵、高野一義、渡辺隼人、柳生一自、齋藤卓弥、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会. 京都大学百周年時計台記念館(京都)
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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