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2019 Fiscal Year Annual Research Report

言語と音楽の階層的神経情報表現に関する定量モデルの構築

Publicly Offered Research

Project AreaStudies of Language Evolution for Co-creative Human Communication
Project/Area Number 18H05091
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

中井 智也  国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 研究員 (60781250)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
KeywordsMRI / 言語 / 音楽 / 機械学習
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題の目的は、言語と音楽の共通部分に関して、認知神経科学の視点からその基盤となる脳メカニズムを明らかにすることである。その目的のため、令和元年度申請者は前年度に実施した言語実験と音楽実験の解析を実施した。
言語に関して、前年度に得た6名の被験者に文章刺激を読み/聞き条件で与えた際の脳活動データを解析した。得られた脳活動データに対し、文章刺激から抽出した意味特徴量および音韻特徴量を組み合わせたBanded-Ridge回帰を実施した。さらにVariance Partitionining解析を実施することにより、複数種類の特徴量により予測精度への影響を分離することに成功した。その内容をSociety for Neurobiology of Language 2019および脳と心のメカニズム第20回冬のワークショップにおいて発表した。現在、その結果を拡張した内容を論文にまとめ、投稿準備をしている。
音楽に関して、5名の被験者に540曲の楽曲を聴かせた際の脳活動データを解析した。聴覚応答に関するModulation Transfer Functionモデルを実装し、上側頭回の音楽ジャンル特異的な脳活動パターンを説明することに成功した。また、Brain-Feature Similarity Analysisという解析手法を導入し、脳におけるカテゴリー選択的応答を音響特徴量のカテゴリー間類似度で説明することに成功した。この成果をまとめ、現在論文投稿中である。
また、新学術領域における班間共同研究により、30名の非右利き被験者を対象としたMRI実験を実施した。その結果、数学と言語の半球優位性が下前頭回付近において相関することを見出し、その成果をNakai & Okanoya (Cortex 2020)として発表した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2020 2019 Other

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

  • [Journal Article] Quantitative models reveal the organization of diverse cognitive functions in the brain2020

    • Author(s)
      Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 11 Pages: 1142

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41467-020-14913-w

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cortical collateralization induced by language and arithmetic in non-right-handers2020

    • Author(s)
      Tomoya Nakai, Kazuo Okanoya
    • Journal Title

      Cortex

      Volume: 124 Pages: 154-160

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.cortex.2019.11.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Data-driven models reveal the organization of diverse cognitive functions in the brain2019

    • Author(s)
      Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 1 Pages: 614081

    • DOI

      https://doi.org/10.1101/614081

    • Open Access
  • [Presentation] Quantitative models reveal the cortical representation of linguistic information modulated by selective attention2020

    • Author(s)
      Tomoya Nakai, Hiroto Q. Yamaguchi, Shinji Nishimoto
    • Organizer
      The 20th Winter Workshop on the Mechanism of Brain and Mind
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Similarity of cortical semantic representations during language production and comprehension2019

    • Author(s)
      Hiroto Q. Yamaguchi, Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • Organizer
      11th Annual Meeting of the Society for the Neurobiology of Language
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Functional subdivisions around FEF revealed by multi-modal modeling of movie-evoked activity2019

    • Author(s)
      Hiroto Q. Yamaguchi, Satoshi Nishida, Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • Organizer
      25th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] ヒトの多様な認知機能を司る脳内情報表現の可視化と解読に成功

    • URL

      https://www.nict.go.jp/press/2020/03/10-1.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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