Brain mechanisms of language and context formation studied by event-related potentials

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K12096
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 杉本 俊二 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50422811)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀川 順生 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), シニア研究員 (50114781)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 文脈形成 / 意思決定 / 問題意識 / 問題解決 / 緊張・緩和 / 笑い / 楽曲選好 / 旋律輪郭

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、既知の文脈/問題意識/予測に基づく旧情報と、逐次的に更新される新情報が統合されるときの脳の仕組みを明らかにすることであった。2015-2016年度には、ヒトが様々な文脈的判断を下すときの脳波計測を行い、肯定/否定判断時の前頭ガンマ活動に左右差が生じること、さらに、右前頭活動は正解文脈の導出に、右頭頂活動は解の統合/理解に関連した役割を担っていることなどを示した。2017年度には、新旧情報の統合時の文脈的な不調和（緊張）とその解決（緩和）に焦点を当て、予測されない方法で不調和が解決して「笑い」が生じたときに生じる前頭脳波活動を観察した。さらに、その結果を踏まえ、緊張/緩和の相互作用に基づいてヒトの嗜好を予測する神経モデルを提案し、具体例として、楽曲の人気度を旋律輪郭から予測することを試みた。文脈形成に関しては、意思決定、問題解決、笑いや音楽における緊張/緩和構造など、分野横断的なテーマへの取り組みが必要であると考えられたため、当初の計画を1年間延長し、より視野を広げながら研究を進めることとなった。その2019年度には、緊張/緩和の相互作用に基づいてヒトの嗜好を予測するシミュレーションモデルを引き続き発展させ、（1）ワーキングメモリの更新、（2）短期順応、（3）臨界帯域幅などの神経生理学的知見を取り入れた計算モデルを作成した。本モデルでは、入れ子状の旋律上昇/下降の特徴が、特定のメモリ容量（1～13スパン）を仮定したときにどのように定量的に評価されるかを時系列的に出力する。実験の結果、メモリ容量をおよそ8スパンとしたとき、楽曲の評価値と実際の人気度の相関が有意に高まることが示された。この結果はワーキングメモリに関する心理学的知見とも符号するものであり、本計算モデルで提案された緊張/緩和に基づく旋律評価方法が一定の妥当性を持つことを示唆している。