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2022 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)
豊巻 敦人  北海道大学, 大学病院, 助教 (70515494)
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 / 音楽 / 気分 / アバター
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。
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(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。3年目となる2022年度は、相互発話課題について、直前に気分誘導文を読ませることで気分(Mood)を変調させることを試みた。また、音楽的対話課題について脳間相関の解析に着手した。さらに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中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

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多い。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を実施した。その結果、人の顔に対して応答するとされていた脳部位が、動物型アバターに対してより強く応答することを見出した。これは当初予期していなかった成果である。2022年度には当初からの計画に沿って視線解析装置を導入したため、これも活用してその理由を探っている。
気分(Mood)変調させた直後に相互発話課題を実施した課題では、意外にもPositiveな気分のほうがメンタライジング関連脳領野の活動が低下することを見出した。音楽的対話課題についての脳間相関の解析は、相関係数が予想外に低く、これをどう解釈するか検討中である。2022年度は別予算により、HEC Montrealの共同研究者を招へいし、主にこの課題について意見交換を行った。2023年度には再び学会で本テーマに関わるシンポジウムを開催することが決定しており、招待講演の依頼もある。
以上の状況から当初の計画以上に進展していると判断する。

Strategy for Future Research Activity

最終年度となる2023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)を統制した言語コミュニケーション課題を継続し、報告できる形にまとめる。アバター研究については視線追跡装置を用いた計測を本格化させる。脳間相関の解析は、音楽的対話課題で得られる相関係数が予想外に低く、これをどう解釈するかが課題となっている。そこで、相互発話課題についても並行して脳間相関を解析し、比較検討して進める。脳間相関の研究例は非常に限られており、従来の脳内の相関係数に比べて低いのが当然である可能性もあるためである。相関のみならず因果解析も実施する。実験は引き続き北海道大学のメンバーが実施する。これまで得られた成果は速やかに論文化する。

  • Research Products

    (28 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 10 results,  Invited: 5 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] HEC Montreal(カナダ)

    • Country Name
      CANADA
    • Counterpart Institution
      HEC Montreal
  • [Journal Article] Construction of a fiber-optically connected MEG hyperscanning system for recording brain activity during real-time communication2022

    • Author(s)
      Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Kazuyori Yagyu, Tsuyoshi Sonehara, Kazuyoshi Takano, Jared Boasen, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa, Takuya Saito
    • Journal Title

      PloS one

      Volume: 17 Pages: e0270090

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0270090

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Magnetoencephalography hyperscanning evidence of differing cognitive strategies due to social role during auditory communication2022

    • Author(s)
      Nano Yoneta, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Kazuyoshi Takano, Takuya Saito, Kazuyori Yagyu, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa, Jared Boasen
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 16 Pages: 790057

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.790057

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Bidirectional connectivity between Broca's area and Wernicke's area during interactive verbal communication2022

    • Author(s)
      Yumie Ono, Xian Zhang, Jack Adam Noah, Swethasri Dravida, Joy Hirsch
    • Journal Title

      Brain Connectivity

      Volume: 12 Pages: 210-222

    • DOI

      10.1089/brain.2020.0790

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of brain activities associated with pre-shaping to grasp between familiar and unfamiliar objects2023

    • Author(s)
      Kaho Takahashi, Atsushi Shimojo, Hayato Watanabe, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      ISACM and JBBS 2023 Osaka
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Differential theta brain activities depending on the memory strategies in visual working memory2023

    • Author(s)
      Hayate Oonishi, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      Cognitive Neuroscience Society 30th Anniversary meeting (CNS2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ディープラーニングを用いたMEGからの手のジャスチャーの識別2023

    • Author(s)
      劉司威、金柱亨、横澤宏一、小野弓絵
    • Organizer
      第25回ヒト脳機能マッピング
  • [Presentation] 脳・認知活動のレジリエンス向上を導く医工学的制御技術の創生2023

    • Author(s)
      小野弓絵、横澤宏一
    • Organizer
      第62回日本生体医工学会大会. シンポジウム「生体医工学における新分野の開拓にむけて~ME研究推進委員会からの提言」
    • Invited
  • [Presentation] 級内相関係数によるα帯域脳活動の信号位置の比較 - MEGハイパースキャニングの実装のために2023

    • Author(s)
      渡辺隼人、下條暁司、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第62回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 言語コミュニケーション中の脳活動と気分(mood)による変調2023

    • Author(s)
      佐藤恒亮、菅本天、渡辺隼人、穴田理紗、下條暁司、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      ISACM and JBBS 2023 Osaka. シンポジウム「Hyperscanning MEG」
    • Invited
  • [Presentation] 即興音楽によるコミュニケーション中の脳活動と脳間同期2023

    • Author(s)
      小西優歌、Jared Boasen、米田菜乃、渡辺隼人、下條暁司、齊藤卓弥、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      ISACM and JBBS 2023 Osaka. シンポジウム「Hyperscanning MEG」
    • Invited
  • [Presentation] 非意識下で他者を検出する神経学的メカニズム2023

    • Author(s)
      柳生一自
    • Organizer
      ISACM and JBBS 2023 Osaka. シンポジウム「Hyperscanning MEG」
    • Invited
  • [Presentation] Somatic interactions are expressed in the right dorsolateral frontal lobe, even while we do not notice other’s existence2022

    • Author(s)
      Kazuyori Yagyu, Kazuyoshi Takano, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa, Yumie Ono, Takuya Saito
    • Organizer
      Face2face: advancing the science of social interaction
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Broad alpha-Rhythm enhancement in sequential memory encoding detected by magnetoencephalography2022

    • Author(s)
      Koichi Yokosawa, Risa Anada, Mayuko Nomura, Ryoken Takase, Jared Boasen
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 44th Annual International Conference of IEEE
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Larger M170 evoked by the facial expressions of avatar faces than those of human faces2022

    • Author(s)
      Yu Han, Joohyeong Kim, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 44th Annual International Conference of IEEE
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Physiological evaluation of magnetocardiac signals by magnetoencephalography and magnetic resonance angiography2022

    • Author(s)
      Asuka Otsuka, Hironori Nishimoto, Daisuke Nishiyama, Takashi Ueguchi, Koichi Yokosawa, Shinya Kuriki
    • Organizer
      Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC), 44th Annual International Conference of IEEE
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Recruitment of mentalizing system in verbal communication - Magnetoencephalographic hyperscanning study2022

    • Author(s)
      Risa Anada, Hayato Watanabe, Hideaki Shiraishi, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigating the neurocorrelates of human communication using music and MEG hyperscanning2022

    • Author(s)
      Nano Yoneta, Jared Boasen, Hayato Watanabe, Takuya Saito, Hideki Shiraishi, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] M170 was enhanced by animal avatar faces but not modulated by communication2022

    • Author(s)
      Han Yu, Hayato Watanabe, Atsushi Shimojo, Koichi Yokosawa
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Physiological evaluation of magnetocardiographic noise: an MEG-MRA study2022

    • Author(s)
      Asuka Otsuka, Hironori Nishimoto, Daisuke Nishiyama, Takashi Ueguchi, Koichi Yokosawa, Shinya Kuriki
    • Organizer
      The 22nd International Conference on Biomagnetism
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 査読の意義と査読者の役割2022

    • Author(s)
      横澤宏一
    • Organizer
      第61回日本生体医工学会大会. 教育講演「査読の意義と役割‐査読者の視点から見た優れた論文の書き方とは‐」
    • Invited
  • [Presentation] 心磁雑音成分の生理学的評価: MEGとMRAによる検討2022

    • Author(s)
      大塚明香、西本博則、西山大輔、上口貴志、横澤宏一、栗城眞也
    • Organizer
      第61回日本生体医工学会大会
  • [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(2)2022

    • Author(s)
      渡辺隼人、下條暁司、白石秀明、横澤宏一
    • Organizer
      第37回 日本生体磁気学会大会
  • [Presentation] 心磁界雑音の生理学的評価: MEGとMRAによる検討2022

    • Author(s)
      大塚明香、西本博則、西山大輔、上口貴志、横澤宏一、栗城眞也
    • Organizer
      第37回 日本生体磁気学会大会
  • [Presentation] MRIを用いた吃音話者の心理と発話に関する神経メカニズムの研究2022

    • Author(s)
      藤井哲之進、豊村暁、川端康弘、関あゆみ、横澤宏一
    • Organizer
      吃音・流暢性障害学会第10回大会
  • [Presentation] 言語コミュニケーション脳活動の気分による変化2022

    • Author(s)
      菅本天、渡辺隼人、佐藤恒亮、我孫子桃可、横澤宏一
    • Organizer
      生体医工学シンポジウム2022
  • [Presentation] 反応時間遅延を指標とした漫然状態における脳活動変化の評価2022

    • Author(s)
      大西 祥貴、渡辺 隼人、横澤 宏一
    • Organizer
      生体医工学シンポジウム2022
  • [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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