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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Inter-brain interaction undertaking communication - hyper-scanning study by dual magnetoencephalographies

Research Project

Project/Area Number 20H04496
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

横澤 宏一  北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (20416978)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小野 弓絵  明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)
齊藤 卓弥  北海道大学, 大学病院, 特任教授 (20246961)
柳生 一自  北海道大学, 大学病院, 特任助教 (90597791)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywordsコミュニケーション / ハイパースキャニング / 脳磁計 / 脳間相関 / 言語 / 非言語 / 音楽 / 情動
Outline of Annual Research Achievements

コミュニケーションは特に人類において発達した社会的行動の基礎をなす。本研究の第1の目的は、その神経基盤を明らかにすることである。このため、ミリ秒レベルの時間分解能と数ミリメートル程度の空間分解能を併せ持つ脳磁計を2台、光ファイバーで連結したDual MEGを用い、コミュニケーション中の脳活動の同時記録(ハイパースキャニング)を実施してきた。音響・映像機器により2人の実験参加者は仮想的に対面でき、自然なコミュニケーションが可能である。
コミュニケーションには言語コミュニケーションと非言語コミュニケーションがある。実際のコミュニケーションは、これらが複合し絶え間なく入れ替わる極めて複雑なプロセスである。そこで本研究は、非言語コミュニケーションと言語コミュニケーションを個別に実験、解析したのち、統合するというプロセスで推進中である。
初年度(2020年度)は主に非言語コミュニケーションに着目した研究を実施し、たとえ会話等の明示的な相互作用がなくても、実対面している場合に特異な脳活動が右前頭脳領域に無意識下に生じることを見出した。2年目となる2021年度は、より明示的なコミュニケーションである相互発話と音楽的対話に伴う神経基盤の描出を実施した。相互発話では相手の発話内容が予測しやすい条件と、予測しにくい条件を比較し、相手の心的状態を予測する、いわゆるメンタライジングに関連する脳領野の活動を見出した。また、音楽的対話では、役割(リーダ/フォロワー)によって活動する脳領野が異なることを見出した。相手の心的状態の予測は当然、役割にも依存する。これらの結果はメンタライジングがコミュニケーションを構成する本質的要因であることを示唆した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

非言語コミュニケーションの課題に加え、言語や音楽によるコミュニケーションについても成果を挙げることができた。2つの学会で本テーマに関わるシンポジウムも企画・実施した。次の課題としてアバターコミュニケーションや情動の与える影響の評価にも着手しており、順調に推移している。
以上の状況から順調と判断する。
なお、参加を予定していた国際学会がコロナのため1年延期された(2021年度→2022年度)ため、学会参加に関わる費用を2022年度に繰り越した。しかし、研究自体の進捗の遅れはなかった。

Strategy for Future Research Activity

3年目となる2022年度は、本研究の第2の目的であるコミュニケーションに与える情動(快/不快)の影響についての検討を本格化する。情報端末を介したコミュニケーションでは、リアルタイム性のみならず情動情報が多く欠落している。コミュニケーションと情動との関係についての知見は、情報端末を介したコミュニケーションが人に与える影響を検証するための基盤となる。このため、気分(Mood)を統制して言語コミュニケーション課題を実施する。また、新型コロナの蔓延で一般化したオンラインコミュニケーションではアバターを使うことも一般的である。アバターは表情を読み取って動作するが、表情の誇張や改変も可能であり、コミュニケーションと情動との関係を考える上で欠くことのできない課題である。そこで、アバターがコミュニケーションに与える影響についての研究も実施する。通常の人の顔に対する脳応答を、人型、動物型アバターに対する脳応答と比較し、アバター化が顔の認知やコミュニケーションの神経基盤をどう変調するかを明らかにする。また、これまでに得られた言語・音楽コミュニケーションのデータをベースに2人の脳の機能領野間の相関・因果関係を解析する。
実験は引き続き北海道大学のメンバーが実施する。解析には明治大学とHEC Montrealのメンバーも加わる。これまで得られた成果は速やかに論文化する。今後は新型コロナの収束を見込み、学会等で積極的に発表するほか、可能ならばHEC Montrealとの人的交流も計画する。

  • Research Products

    (27 results)

All 2022 2021 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Processing time affects sequential memory performance beginning at the level of visual encoding2022

    • Author(s)
      Ryoken Takase, Jared Boasen, Shinya Kuriki, Akira Toyomura, Koichi Yokosawa
    • Journal Title

      PloS one

      Volume: 17 Pages: e0265719

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0265719

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Event-related Potentials based Evaluation of attention allocation while watching VR2022

    • Author(s)
      Ryo Ogawa, Kaito Kageyama, Yasushi Nakatani, Yumie Ono, Shingo Murakami
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 11 Pages: 1-9

    • DOI

      10.14326/abe.11.1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] EEG based analysis of lower limb exercise for neurorehabilitation according to the linkage between motor execution and visual feedback in immersive VR: A feasibility study with healthy adults2022

    • Author(s)
      Xinyi Yang, Jing-Chen Hong, Kazuhiro Yasuda, Yumie Ono, Hiroyasu Iwata
    • Journal Title

      2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII)

      Volume: - Pages: 921-925

    • DOI

      10.1109/SII52469.2022.9708744

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 「脳磁図・脳磁計・MEG」「脳波・脳波計・EEG」2022

    • Author(s)
      横澤宏一(分担編集)
    • Journal Title

      生体医工学Web辞典(書籍版)

      Volume: 1 Pages: 1-603

    • DOI

      10.11239/jsmbe.Dictionary.1.1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Eye-tracker-based evaluation of saccadic deficits in young children with developmental disorders2021

    • Author(s)
      Yumie Ono, Takahiro Niida, Yuma Shinomiya, Kenji Suzuki, Naoto Hara, Yasuhiko Azegami, Taeko Sato, Chigusa Mimori, Hideo Shimoizumi
    • Journal Title

      Advanced Biomedical Engineering

      Volume: 10 Pages: 70-79

    • DOI

      10.14326/abe.10.70

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] EEG-based eye state classification using convolutional neural network2022

    • Author(s)
      Siwei Liu, Yumie Ono
    • Organizer
      第32回実社会におけるマルチモーダル脳情報応用技術研究会
  • [Presentation] Brain activity that plays a semantic role in verbal communication-MEG hyperscanning study2021

    • Author(s)
      Risa Anada, Hayato Watanabe, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neurocorrelates of musical communication using MEG hyperscanning2021

    • Author(s)
      Nano Yoneta,Jared Boasen,Hayato Watanabe,Takuya Saito,Hideaki Shiraishi,Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Anthropomorphized animal face evokes larger face-sensitive brain response than human face2021

    • Author(s)
      Han Yu, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of source locations of somatosensory brain activities between two MEG devices used for hyperscanning2021

    • Author(s)
      Yoshitaka Onishi, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 5th FHS International Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Desynchronization in Alpha Band Rhythm during Exchanging Semantic Words―MEG Hyperscanning Study2021

    • Author(s)
      Risa Anada, Hayato Watanabe, Hideki Shiraishi, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 43rd Annual International Conference of IEEE
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Robust detection method of motor imagery activity for neurorehabilitation: a preliminary study in healthy participants and hemiplegic stroke patients2021

    • Author(s)
      Amane Churei, Yumie Ono, Yohei Fujiwara, Moe Terada, Masashi Kono
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 43rd Annual International Conference of IEEE
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Increased default-mode network connectivity in cancer patients with chronic pain2021

    • Author(s)
      Akiko Mori, Yumie Ono, Wenying Lin
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 43rd Annual International Conference of IEEE
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detection of Hemodynamic Directional Connectivity with fNIRS: Simulation and Application to Verbal Communication Network2021

    • Author(s)
      Yumie Ono, Xian Zhang, Jack Adam Noah, Swesasri Dravida, Joy Hirsch
    • Organizer
      SfNIRS2021 - Society for Functional Near Infrared (SfNIRS) 6th Biennial Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Prefrontal activation and deactivation related to spontaneous creativity with rock music improvisation2021

    • Author(s)
      Atsumichi Tachibana, Jack Adam Noah, Yumie Ono
    • Organizer
      SfNIRS2021 - Society for Functional Near Infrared (SfNIRS) 6th Biennial Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bidirectional Connectivity Between Broca and Wernicke’s Areas During Interactive Listening2021

    • Author(s)
      Yumie Ono, Xian Zhang, Jack Adam Noah, Swesasri Dravida, Joy Hirsch
    • Organizer
      SfNIRS2021 - Society for Functional Near Infrared (SfNIRS) 6th Biennial Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dual MEGを用いたコミュニケーション脳科学の可能性2021

    • Author(s)
      柳生一自、渡辺隼人、高野一義、下條暁司、白石秀明、横澤宏一、齊藤卓弥
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会. シンポジウム「ハイパースキャニングによる社会脳機能計測」
    • Invited
  • [Presentation] 日常的空間における言語・非言語コミュニケーション中の脳機能ネットワーク2021

    • Author(s)
      小野弓絵
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会. シンポジウム「ハイパースキャニングによる社会脳機能計測」
    • Invited
  • [Presentation] 指定発言 シンポジウム「Hyperscanningと脳活動」2021

    • Author(s)
      横澤宏一
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会
    • Invited
  • [Presentation] 脳磁図を用いたコミュニケーション脳科学2021

    • Author(s)
      柳生一自、渡辺隼人、高野一義、下條暁司、白石秀明、横澤宏一、齊藤卓弥
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会. シンポジウム「Hyperscanningと脳活動」
    • Invited
  • [Presentation] 言語・非言語コミュニケーションにおける脳領域の因果的結合性ネットワーク2021

    • Author(s)
      小野弓絵
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会. シンポジウム「Hyperscanningと脳活動」
    • Invited
  • [Presentation] MEGハイパースキャニングによる音楽的コミュニケーション時の脳活動計測-役割による認知負荷の差異-2021

    • Author(s)
      米田菜乃、Jared Boasen、渡辺隼人、齊藤卓弥、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会
  • [Presentation] ハイパースキャニングに用いる2台の脳磁計で推定した脳活動位置の比較2021

    • Author(s)
      渡辺隼人、下條暁司、高野一義、大西祥貴、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会.
  • [Presentation] MEGハイパースキャニングによる非言語コミュニケーション中の脳領域間の相関活動2021

    • Author(s)
      金柱亨、小野弓絵、高野一義、渡辺隼人、柳生一自、齋藤卓弥、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第60回生体医工学会・第36回日本生体磁気学会.
  • [Presentation] 吃音話者のセルフコンパッションの特性と心理的機能に関する予備的調査2021

    • Author(s)
      藤井哲之進、豊村暁、関あゆみ、横澤宏一
    • Organizer
      日本吃音・流暢性障害学会 第9回大会.
  • [Presentation] Autism spectrum Quotient下位項目得点は個人のAutism spectrum disorder認知特性を予測しうる2021

    • Author(s)
      渡辺隼人、永井花奈、穴田理紗、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第24回日本薬物脳波学会・第38回日本脳電磁図トポグラフィ研究会
  • [Remarks] 脳機能計測学研究室

    • URL

      https://yokosawa.hs-hokudai.jp/

URL: 

Published: 2023-12-25  

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