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Development of an electroencephalographic index measuring text comprehension

Research Project

Project/Area Number 21K12610
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 90030:Cognitive science-related
Research InstitutionFuture University-Hakodate

Principal Investigator

Sato Naoyuki  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (70312668)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水原 啓暁  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (30392137)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords脳情報処理 / 脳科学 / 認知科学 / 高次脳機能計測 / ブレインマシンインターフェイス / 脳波 / 神経回路モデル
Outline of Research at the Start

本研究では、文章読解中の「理解の程度」を推定するための脳波解析技術を開発する。私たちはこれまで、文章読解中に計測した脳波データから、文章のどこの部分を「覚えているかどうか」を予測できることを示したが、理解を伴う記憶かどうかは明らかでなく、教育・学習への応用への障壁だった。そこで本研究では、読後の内容テストを含めた脳波計測実験により、理解と記憶と脳波の対応関係を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

This study was aimed to construct an electroencephalogram decoding method of “level of understanding” during text reading. We developed an analytical method for EEG propagation on the scalp surface, which is essential for the application of EEG measurements in the classroom setting. We applied the method to EEG data during online and face-to-face lectures and found significant difference of EEG propagating directions between the two conditions. Unfortunately, we did not find any significant EEG components related to the text understanding, while the proposed method is thought to produce the important basis of head-free EEG measurements in the classroom setting.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の脳波研究では視線・頭部固定条件が一般的だが、頭部固定条件では教育・学習の状況を阻害する懸念が強く、応用性の点で問題がある。そこで、本研究では、視線・頭部とも自由条件でアーチファクトに対して頑健と思われる、脳波進行波に関する解析手法を検討した。また、頭部自由条件でもオンラインと対面の講義での脳波進行波の方向の差異を検出することに成功した。同技術は、今後の実環境での脳波計測応用の点で重要な基盤となりえる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Cortical traveling waves reflect state-dependent hierarchical sequencing of local regions in the human connectome network2022

    • Author(s)
      Sato Naoyuki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41598-021-04169-9

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Frequency-dependent cortical interactions during semantic processing: an electrocorticogram cross-spectrum analysis using a semantic space model.2021

    • Author(s)
      Sato N, Matsumoto R, Shimotake A, Matsuhashi M, Otani M, Kikuchi T, Kunieda T, Mizuhara H, Miyamoto S, Takahashi T, Ikeda A.
    • Journal Title

      Cereb Cortex

      Volume: in press Issue: 9 Pages: 4329-4339

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab089

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Electroencephalogram phase gradients reflect the differences in neural processing during online versus face-to-face learning2023

    • Author(s)
      Kohei Iwasaki, Atsuko Tominaga, and Naoyuki Sato
    • Organizer
      NOLTA2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] What decoding can tell us about language?2023

    • Author(s)
      Naoyuki Sato
    • Organizer
      第 53 回日本臨床神経生理学会学術大会・第 60 回 日本臨床神経生理学会技術講習会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳波計測を用いた屋外と屋内における有酸素運動のリラクゼーション効果の検討2023

    • Author(s)
      中山奈々,佐藤直行
    • Organizer
      情報処理学会第85回全国大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Phase advance of theta-alpha oscillation in anterior temporal lobe during semantic processing2022

    • Author(s)
      Naoyuki Sato, Riki Matsumoto, Akihiro Shimotake, Mayumi Otani, Takayuki Kikuchi, Takeharu Kunieda, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
    • Organizer
      Society for Neuroscience, 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 執務者の位置情報と生体情報の計測によるオフィス空間評価その5 都内本社オフィスビルにおける実測評価-座席別にみた緑視率とリラックス度の相関-2022

    • Author(s)
      本田司,佐藤直行,伊勢田元,常岡優吾,丘本道彦,高橋祐樹,徳村朋子,伊藤翔,濵中南咲,徐天舒
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 皮質脳波進行波は大域脳回路のリアルタイム協調に寄与する:コネクトーム回路シミュレーション研究2022

    • Author(s)
      佐藤直行
    • Organizer
      第99回日本生理学会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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