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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of the neural basis of language through integration of theory, models, and experiments

Research Project

Project/Area Number 19H01256
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

太田 真理  九州大学, 人文科学研究院, 講師 (20750045)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 成田 広樹  東海大学, 文学部, 講師 (60609767)
大関 洋平  早稲田大学, 理工学術院, 講師(任期付) (10821994)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords言語脳科学 / 理論言語学 / 自然言語処理 / 脳磁図 / fMRI / 脳波 / 形態統語論
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、以下のトピックに関して研究を進めた。
(1)日本語母語話者に対する機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いた実験により、併合演算によって作られた統辞構造に基づく単語同士の依存関係と、統辞構造と無関係の依存関係では、脳で処理するメカニズムが異なるかどうかを検討した。その結果、併合演算で作られた統辞構造に基づく単語同士の依存関係は左下前頭回を中心とする言語野で処理されるのに対し、統辞構造に無関係な依存関係は、両側の外側運動前野、後頭葉を中心とする脳領域で処理されることを明らかにした。以上の結果を原著論文としてFrontiers in Psychologyにて発表した。
(2)日本語母語話者を対象に、語彙を判断する際の脳活動を、脳磁計により計測した。その結果、左下側頭回・紡錘状回の活動が、形態素間の推移確率によって説明可能であることを実証した。以上の結果を11th Annual Meeting of the Society for the Neurobiology of Language (SNL2019)、Architectures and Mechanisms for Language Processing 2019 (AMLaP2019) などで発表し、引き続き投稿論文の準備を進めている。
(3)日本語母語話者を対象に、経頭蓋直流電気刺激法を利用して、文法学習に伴う脳の可塑的変化を検証する実験を実施した。左下前頭回を含む脳領域を電気刺激すると、文法処理に必要な処理時間が変化することを明らかにした。以上の成果は第43回日本神経科学大会にて発表予定である。
来年度以降も引き続き、実験・理論・モデリングの研究を進めていく。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現時点まで、fMRIデータの解析と脳磁図データの解析を中心に進め、研究成果を査読付き原著論文や学会にて発表してきた。現在、日本語母語話者に対して、脳磁図実験と同じ実験デザインで脳波実験を実施中である。新型コロナウイルスの影響により、実験設備の使用が6月末まで不可能になったため、実験は一時中断しているが、実験設備の使用再開後に引き続き実験を進める予定である。新型コロナウイルスの影響による実験室閉鎖が長期化した場合、実験は2021年度以降に繰り越し、今年度はシミュレーションを中心とした研究や、言語理論の研究を中心に遂行する予定である。また、脳磁図実験の成果を査読付き原著論文として発表する準備を進めている。

Strategy for Future Research Activity

現在まで本研究課題はおおむね順調に進展しているため、今後も現在の研究体制を維持し、研究目標の達成に向けて努力したい。具体的には以下の研究を推進する。(1)シミュレーションによる言語神経回路の解明:文法を担う左下前頭回と、意味や音韻を担う他の言語関連領域からなる神経ネットワークをシミュレーションにより解明する。解析には、研究代表者が利用してきた動的因果モデリング(DCM)や、偏相関分析を使用する。DCMは脳領域間の情報伝達のモデルを作り、そのモデルがどれくらい実験データを説明できるかを検証する、トップダウンの手法である。一方で、偏相関分析はデータに基づいて脳活動の類似度を調べるボトムアップの手法であるため、両者は相補的である。(2)文に対する脳磁図実験:日本語母語話者40名程度を対象に、日本語の文に対する文法判断課題を行わせ、課題中の脳活動を脳磁計で計測する。実験では、研究代表者の先行研究を踏まえて、能動文・受動文・使役文・可能文などの構文を用いる予定である。(3)実験結果に基づく言語理論・計算モデルの再検討:脳磁図実験の結果に基づいて、言語理論・計算モデルの検討を行う。具体的には、研究分担者の先行研究を発展させ、脳活動の予測誤差が最小の計算モデルと、そのモデルに対応する言語理論を特定する。現在新型コロナウイルスの影響で実験設備が閉鎖されているが、(1)と(3)に関しては問題なく実施可能である。

  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 4 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] New York University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      New York University
  • [Journal Article] Modeling Morphological Processing in Human Magnetoencephalography2020

    • Author(s)
      Oseki, Yohei, Alec Marantz
    • Journal Title

      Proceedings of the Society for Computation in Linguistics

      Volume: 3 Pages: 209-219

    • DOI

      10.7275/7tak-9s75

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Design of BCCWJ-EEG: Balanced Corpus with Human Electroencephalography2020

    • Author(s)
      Oseki, Yohei, Masayuki Asahara
    • Journal Title

      Proceedings of the International Conference on Language Resources and Evaluation

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Merge-Generability as the Key Concept of Human Language: Evidence From Neuroscience2019

    • Author(s)
      Tanaka, Kyohei, Isso Nakamura, Shinri Ohta, Naoki Fukui, Mihoko Zushi, Hiroki Narita, Kuniyoshi L. Sakai
    • Journal Title

      Frontiers in Psychology

      Volume: 10 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2019.02673

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neo-Cartesianism in Generative Grammar2019

    • Author(s)
      Narita, Hiroki
    • Journal Title

      ICU Working Papers in Linguistics

      Volume: 7 Pages: 29-50

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Modeling Hierarchical Syntactic Structures in Morphological Processing2019

    • Author(s)
      Oseki, Yohei, Charles Yang, Alec Marantz
    • Journal Title

      Proceedings of the Workshop on Cognitive Modeling and Computational Linguistics

      Volume: - Pages: 43-52

    • DOI

      10.18653/v1/W19-2905

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dual Suppletion in Japanese2019

    • Author(s)
      Oseki, Yohei, Takumi Tagawa
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th Workshop on Altaic Formal Linguistics (WAFL14)

      Volume: 14 Pages: 193-204

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 言語野における文法の計算原理:fMRIによる統辞操作の検証2019

    • Author(s)
      太田真理
    • Journal Title

      音韻研究

      Volume: 22 Pages: 147-148

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Merge-generabilityに基づく言語の神経基盤:fMRIによる検討2020

    • Author(s)
      太田真理、福井直樹
    • Organizer
      「共創的コミュニケーションのための言語進化学」領域全体会議
  • [Presentation] Reading vs listening: The syntactic P600 in native Spanish speakers2020

    • Author(s)
      Gallagher, Daniel C., Masataka Yano, Shinri Ohta
    • Organizer
      「共創的コミュニケーションのための言語進化学」領域全体会議
  • [Presentation] Invited Symposium: Contribution of Brain Science to Language Science: Functional neuroimaging as a tool for testing/generating linguistic hypotheses2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri
    • Organizer
      The Japanese Society for Language Sciences 21st Annual International Conference
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Morphological decomposition of morphologically complex verbs in Japanese: An MEG study2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri, Yohei Oseki, Alec Marantz
    • Organizer
      NEUROLANG-AD 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Morphological, but not orthographic, decomposition of morphologically complex verbs in Japanese: An MEG study2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri, Yohei Oseki, Alec Marantz
    • Organizer
      Psycholinguistics in Iceland - Parsing and Prediction
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Selective modulation of left inferior temporal activation by morphological decomposition: An MEG study of Japanese verbs2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri, Yohei Oseki, Alec Marantz
    • Organizer
      The 42nd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dissociating the effects of morphemes and letters in visual word recognition: An MEG study of Japanese verbs2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri, Yohei Oseki, Alec Marantz
    • Organizer
      Architectures and Mechanisms for Language Processing 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Disentangling morphological processing and letter recognition: An MEG study of Japanese verbs2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri, Yohei Oseki, Alec Marantz
    • Organizer
      11th Annual Meeting of the Society for the Neurobiology of Language
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Morpheme processing in the ventral temporal lobe: An MEG study of Japanese verbs2019

    • Author(s)
      Ohta, Shinri, Yohei Oseki, Alec Marantz
    • Organizer
      2019 Science of Aphasia XX Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 形態素への分割は左紡錘状回・下側頭回の活動を選択的に変化させる:日本語動詞の脳磁図研究2019

    • Author(s)
      太田真理、大関洋平、アレック・マランツ
    • Organizer
      日本言語学会第158回大会
  • [Presentation] 削除が意味解釈に及ぼす影響について2019

    • Author(s)
      木村博子・成田広樹
    • Organizer
      日本英語学会第36回大会シンポジウム「言語理論における形態論の「分散」をめぐる諸問題」
  • [Remarks] Researchmap: 太田

    • URL

      https://researchmap.jp/shinriohta

  • [Remarks] Researchmap: 成田

    • URL

      https://researchmap.jp/hirokinarita/

  • [Remarks] Researchmap: 大関

    • URL

      https://researchmap.jp/oseki/

URL: 

Published: 2021-01-27  

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