脳結合操作による時間情報処理ネットワークの因果的解明

• Project Area: Chronogenesis: how the mind generates time
• Project/Area Number: 21H00315
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 林 正道 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 研究員 (50746469)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 時間知覚 / 脳機能イメージング / 経頭蓋磁気刺激 / 心理物理 / 経頭蓋静磁場刺激 / 脳磁図

Outline of Research at the Start

本研究では、まず脳機能イメージングおよび脳磁図を用いて、時間情報処理の脳内ネットワークにおける脳領域間のダイナミクスの検討、および時間情報の伝達経路の特定を行う。そして、特定した時間情報の伝達経路に対して経頭蓋磁気刺激による皮質間連合刺激を行うことで、脳領域間の機能的結合性を操作し、時間知覚における精度やバイアスが変化するかを検証する。これにより、時間情報処理ネットワークにおける各脳領域間の機能的結合と時間知覚の因果関係を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

時間情報処理の脳内ネットワークを明らかにするため、イタリアの研究グループと共同で、時間弁別課題遂行中の実験参加者の脳活動データについて、dynamic causal modelingによるデータ解析を行った。初期視覚野（V1）、頭頂間溝（IPS)、下前頭回（IFG）、補足運動野（SMA）、小脳（CRB）の領域間の機能的接続のモデル比較を行ったところ、CRBを中心としたネットワークが中心的な役割を果たしていることが示された。さらにSMAについては他の領域に比べ、機能的に接続している他の領域への影響力の変化が、刺激時間長で比較的小さいことから、SMAの機能の特異性が示唆された。本研究成果は国際学術誌Scientific Reportsに発表した。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] SISSA(イタリア)
• [Journal Article] Longitudinal analysis of social isolation effects on finger tapping in the Blursday database (2023)
  • Author(s): Gallego Hiroyasu Elisa M.、Laje Rodrigo、Nomura Keishi、Spiousas Ignacio、Hayashi Masamichi J.、Yotsumoto Yuko
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 11277-11277
  • DOI: 10.1038/s41598-023-38488-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effective connectivity in a duration selective cortico-cerebellar network (2023)
  • Author(s): Protopapa Foteini、Kulashekhar Shrikanth、Hayashi Masamichi J.、Kanai Ryota、Bueti Domenica
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1
  • DOI: 10.1038/s41598-023-47954-4
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quadripulse stimulation: A replication study with a newly developed stimulator (2022)
  • Author(s): Kimura Ikko、Ugawa Yoshikazu、Hayashi Masamichi J.、Amano Kaoru
  • Journal Title: Brain Stimulation Volume: 15 Issue: 3 Pages: 579-581
  • DOI: 10.1016/j.brs.2022.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Attentional rhythmic blink: Theta/Alpha balance in neural oscillations determines the rhythmicity in visual sampling (2022)
  • Author(s): Kawashima Tomoya、Hayashi Masamichi J、Amano Kaoru
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/2022.04.15.488436
  • Open Access
• [Journal Article] Temporal perceptual learning distinguishes between empty and filled intervals (2022)
  • Author(s): Li Luhe、Yotsumoto Yuko、Hayashi Masamichi J.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 12 Issue: 1 Pages: 9824-9824
  • DOI: 10.1038/s41598-022-13814-w
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Longitudinal evaluation of the impact of the COVID-19-associated confinement on loneliness, anxiety, and sleep in a Japanese population (2021)
  • Author(s): Sugiyama Shogo、Gallego Hiroyasu Elisa M.、Nomura Keishi、Hayashi Masamichi J.、Yotsumoto Yuko
  • Journal Title: The Japanese journal of psychology Volume: 92 Issue: 5 Pages: 397-407
  • DOI: 10.4992/jjpsy.92.20081
  • NAID: 130008134512
  • ISSN: 0021-5236, 1884-1082
  • Year and Date: 2021-12-25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Microstructural Properties of Human Brain Revealed by Fractional Anisotropy Can Predict the After-Effect of Intermittent Theta Burst Stimulation (2021)
  • Author(s): Kimura Ikko、Oishi Hiroki、Hayashi Masamichi J、Amano Kaoru
  • Journal Title: Cerebral Cortex Communications Volume: 3 Issue: 1 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1093/texcom/tgab065
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 時間的統合と分離における視空間特性の乖離 (2024)
  • Author(s): 金地旅生、林正道
  • Organizer: 日本視覚学会2024年冬季大会
• [Presentation] 主観的時間の脳内表現：時空間言語表現との接点 (2023)
  • Author(s): 林正道
  • Organizer: 第16回時間言語フォーラム「主観と予測の神経科学と言語学」
  • Invited
• [Presentation] Format dependency of interval-tuned neural representations in humans (2023)
  • Author(s): Hayashi MJ、Amano K
  • Organizer: Timing Research Forum 2023
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Instantaneous effect in the human brain structure by quadri-pulse stimulation (2023)
  • Author(s): Kimura Ikko、Hayashi Masamichi J、Amano Kaoru
  • Organizer: The 8th CiNet Conference: Beyond motor control: Bridging the gap between action and perception
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Format-dependent and spatially non-selective representations of sub-second time intervals (2022)
  • Author(s): Hayashi MJ
  • Organizer: 新学術領域「時間生成学」第１回国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The effect of transcranial Static Magnetic stimulation on time discrimination accuracy (2022)
  • Author(s): Sugimoto Masakazu、Kimura Ikko、Amano Kaoru、Hayashi Masamichi J
  • Organizer: 新学術領域「時間生成学」第１回国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 間欠的シータバースト刺激による脳の微細構造の変化と運動誘発電位の変化の関連性 (2021)
  • Author(s): 木村一皓、大石浩輝、林正道、天野薫
  • Organizer: 第51回日本臨床神経生理学