A reservoir computing approach for the universality and individuality of human brain oscillations
Publicly Offered Research
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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| Project/Area Number |
18H04948
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
末谷 大道 大分大学, 理工学部, 教授 (40507167)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 自発性脳活動 / 個人特性 / 多様体学習 / 一般化ダイバージェンス / 脳波 / カオス / リザバー計算 / log-detダイバージェンス / 脳波時系列解析 / 脳科学 / 神経情報処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々の脳内では、神経細胞が相互に繋がって再帰的な結合構造をとり、感覚入力に対して直接反応しない、振動性とカオス性が混在した活発な自発性活動が持続的に生じている。Hebbは、この自発性の脳活動が知覚の汎化・記憶の安定性・注意の変わりやすさなどの機能とどのように関係するのかという問いから、ヘッブ学習・セルアセンブリ・位相連鎖など、巨視的な心理現象と微視的な神経生理機構を結びつける重要な諸仮説を呈示した。
本研究では、研究協力者が計測した100名規模の被験者の安静閉眼時・多チャンネル脳波時系列データを利用して、多数の被験者の脳波データに対する多様体学習による低次元化を通じてヒト脳振動現象に対する「地図」を描き、その背後にある普遍性と個別性を解明することを目指した。当初のリザバー計算を用いたアプローチは不十分な結果であったが、ベータ・ダイバージェンスなどの一般化ダイバージェンスに基づく信号空間内での適切な距離設定によって、多人数の脳波データを適切な低次元空間に可視化することができた。さらに、平均３ヶ月後に再計測した脳波データ（テストデータ）を予め学習した低次元空間にマッピングする方法をlocally linear embeddingに基づいて提案し、実際に安静時閉眼脳波は数ヶ月経っても再現性が高いこと、そして十分な精度で個人を特定できることを明らかにした。以上の結果をまとめ、国際論文誌に論文が採択された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
