2021 Fiscal Year Research-status Report
相互作用する二者の神経ダイナミクスを統合的に理解するための新たな解析法の開発
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20K07721
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田邊 宏樹 名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (20414021)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 社会脳科学 / コミュニケーション / 相互作用 / ハイパースキャニング / ダイナミクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度に提出した研究の推進方策にしたがって，すでにあるfMRIハイパースキャニングデータを用いて新たなネットワークダイナミクスを扱える解析手法の開発をおこなった。解析において，個人の脳領域をどのように分割するか，各領域のデータをどのように要約するかが大きな問題となるため，さまざまな脳分割テンプレートとデータ要約方法を試した。これまで我々が行ってきた二者の脳活動のvoxel相同領域間同士の脳活動の同期増強結果を元にさまざまなテンプレートを用いて検討したところ，AAL/AAL3では分割領域が大きすぎ，上記結果を再現することができないことが判明した。一方全脳を機能的なデータを元に368の領域に分割したShen368テンプレートにおいては，相同領域間同士の活動がほぼ再現され，それに加えて非相同領域の脳活動の同期もみることができた。またデータ要約法については分割領域内のデータを平均する手法と主成分分析の第一成分として取り出す手法を検討し，後者の方がその領域内を代表するデータにふさわしいという結果を得た。さらに，時間軸での移動平均を用いて，このようなネットワークの時間的変化を捉えられる解析法も開発した。これらはMATLAB上で作動する解析プログラムとして作成したので，他の装置で取得したデータに適用できるよう更なる開発を進めている。一方各装置を用いたハイパースキャン実験は，コロナ禍の影響，装置の都合やトラブルなどにより取得できたデータがかなり限られてしまった。現在その遅れを取り戻すべく実験を計画し，一部はすでに本実験手前まで進んでいる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度も，昨年度に引き続きコロナ禍の影響でヒトを対象とした実験の実施が難しかった。我々が行う実験は，二人の被験者に同時に来てもらい，EEGやNIRSの場合は装置を装着，fMRIの場合は隣接する二台のMRI装置に入ってもらう必要があり，さらに実験者も複数人で行わなければならず，他の心理実験や脳機能イメージング実験よりも実施のハードルが高い。この結果，コロナの蔓延状況と大学・共同利用機関の指針を加味しながら実験を行うこととなり，思うように実験を進めることができなかった。さらに，申請者が保有しているNIRS装置に不具合が見つかり，データを取ることが全くできなかった。これについては現在不具合箇所の修理を検討している。
一方，昨年度研究の方針を少し変更し，すでに手元にある過去の実験課題と実験データを用い，新たな実験系とデータ解析手法の開発に着手した。ハイパースキャンの二者同時計測実験課題については，幾つかの課題を検討し，その中の1つはプレリミナリー実験を開始している。もう1つの課題も間もなく完成予定である。またデータ解析手法については，解析プラットフォームはほぼ完成し，これについてはさらにブラッシュアップして適用できるデータの幅を拡げていく予定である。これに加え，別の手法による解析法も試している。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍の情勢がどのようになるか，また大学の方針によっても実験実施のタイミングを現時点で決定することは難しいが，来年度は最終年度となるためfMRI, NIRS, EEGによるハイパースキャン実験を実施し，これまでの研究の遅れを取り戻そうと考えている。それと並行して，通常通りの実験が困難であることも想定し，今年に引き続き来年度も以下の対策を取ることにする。
まず，データの性質が似ているNIRSとfMRIについては，まずfMRIのものを用いて新たなネットワークダイナミクスを扱える，上記とは別の新たな解析手法の開発に着手する。現在，NIRS解析によく用いられている二者の脳活動のウェーブレット相関解析や，Vidaurreら(2017)が個人内脳活動解析でおこなった手法の二者データへの拡張について検討している。さらに，早急にNIRS装置を修繕し，NIRSデータの取得を目指す。一方EEGデータに関しては，以前プレリミナリーに取った数組の見つめあいのデータと，二者が競争的意思決定課題を遂行している際のデータあるので，このデータを用いてEEGデータの特性をもう一度吟味し，どのような形で統一的な解析ができるか検討する。EEGについてはハイパースキャン実験を行うことも可能であるため，できればfMRIでおこなった実験課題に近いものをEEGでおこなうことを考えている。
このような準備を並行して進めることで，この研究課題の目的である広範囲のハイパースキャン研究に適応可能な実験デザインの策定とネットワークダイナミクスの観点を取り入れた新たな解析手法の完成を目指す。
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| Causes of Carryover |
二者の脳活動同時計測実験の実施数が予定していたよりもかなり少なかったため，準備していた被験者謝金の支払額が減少した。さらにコロナ禍により学会も全てオンライン開催となり，共同研究者との会合も対面ではできなくなってしまったことから，旅費分として確保していた予算に余剰が生じてしまった。
先に述べたように，次年度使用が生じた理由は実験の遅延によるものと旅費関係が主である。今後の研究の推進方策のところでも述べたように，今年度は最終年度でもあるため，何とかfMRI, NIRS, EEGによるハイパースキャン実験を実施し，研究の遅れを取り戻したいと考えている。fMRI実験については，共同研究先である生理研の小池助教・定藤教授とも何度も打合せをし，1つの課題についてはすでにプレリミナリー実験を終え，来年度早々に本実験を開始することが決定している。また，新しい大学院生も入ったことから，ハイパースキャンEEG・NIRS実験をおこなう目処もついた。そのため今年度使用予定であった被験者謝金に加え，ソフトウェアとハードウェアも購入予定である。NIRS装置については，現在修理を検討しており，この費用にも充てる。さらに，昨年はコロナ対策による大学業務の増加から難しかった学会等へも積極的に参加する予定である。最後に，投稿準備中の論文の英文校正や投稿費用にも使用する予定である。
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Research Products
(3 results)
