2017 Fiscal Year Annual Research Report
Correlation analysis of phase synchronization network structure using hyperscanning EEG for understanding formation process of symbolic communication
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17J06623
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
藤原 正幸 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 脳波位相同期 / 記号コミュニケーション / 複雑ネットワーク / fronto-parietal network / ガンマ帯 / 実験記号論 / 語用論 / 記号接地 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，二者が記号を用いたコミュニケーションを通して，記号の意味共有そして意図理解に至る際の神経基盤を解明することを目的とする．
平成29年度は，二者の記号によるコミュニケーションが上手くできない状態からできるように至る過程で，脳波位相同期ネットワークの構造がどのように関連してくるのかを明らかにすることを目標とした．本年度は記号コミュニケーション課題中の全被験者から得られた脳波データに対して，課題中の行動指標を用いベイズ推定モデルから得られた結果から，実験参加者ペアを1.コミュニケーションの成功・失敗，2.推定された送信メッセージの意図の違い，という条件で群分けし，脳波位相同期ネットワークの解析を行った．この結果により以下の結果が示唆された．
前者の解析では，メッセージ受信時の同期・脱同期のダイナミクスは，アルファ帯では成功・失敗群で共通しているのに対して，ガンマ帯では群間で違いが見受けられた．この結果については第27回日本神経回路学会全国大会にて報告し，得られた議論やコメントを踏まえ，改善された位相同期指標を用いた解析を実施した．
後者の解析では，コミュニティ抽出法を用いて，脳波位相同期性を用いた機能的結合の強い電極のグループを同定した．位相同期に基づいた機能的結合の強さで脳波電極をグループ化すると，推定された送信メッセージの意図によらず，前頭―頭頂のグループの活動が顕著だが，他のグループは意図による違いが見られた．この結果は，第8回知識共創フォーラムにて発表し，奨励賞を受賞することができた．
今後，アーチファクトなどを考慮して統計的検定を進めることで，これらの結果をより確たるものとする必要がある．来年度では，これまでの成果をまとめジャーナル論文にし，行動指標との対応を以って二者間のネットワーク類似性の解析を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度に得られたいずれの結果も，前頭―後頭間の位相同期性が強いことやガンマ帯での同期・脱同期の存在および群間での差異を示唆している．また前年度に実施した最も成績が良かったまたは悪かったペアにおける結果を国際会議で発表した．今後論文が出版される予定である．
今後は，アーチファクトを考慮し，統計的検定を進めることで結果をより確たるものとする必要がある．そして，コミュニケーションを通じた二者の脳活動の関係の変化を解明するという本研究の目的に向けて解析を進展させる必要がある．その意味では，本年度に実施したいずれの解析は二者間解析の基礎となり，それらの結果で同期の差異を示唆しているため，概ね順調に進展していると自負している．
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| Strategy for Future Research Activity |
年度前半では，既に得られている成果について，今まで不十分であった位相同期指標に関する特性を考慮した統計的検定を進め，論文にまとめる予定である．
年度後半では，年度末に開催された国際会議の参加を通じて得られた知見であるネットワーク非類似性の定量化や複雑ネットワークの各種解析方法について，原著論文にあたり，プログラムを実装する．これにより，「記号コミュニケーションの形成を通じて，二者の脳機能ネットワーク，特に位相同期ネットワーク構造が二者の間で類似してくる」という本研究の（作業）仮説について確かめる．
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