アルファ波に基づく領域間相互作用仮説の操作的検証

• 研究課題/領域番号: 16H05862
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 認知科学
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 天野 薫 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, 主任研究員 (70509976)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2016年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: アルファ波 / MEG / 生体計測 / コヒーレンス / 領域間相互作用 / 個人差 / スマート端末 / ジター錯視 / 視覚 / 脳波 / 拡散強調MRI / 脳律動 / 統合 / 認知機能 / 短期記憶課題 / 有効視野課題 / 視知覚 / 認知課題 / 経頭蓋交流電気刺激 / 錯視 / 非侵襲脳機能計測 / 知覚 / 周波数 / 運動 / 心理物理 / 神経律動 / 情報統合

研究成果の概要

スムースに運動する等輝度の赤，緑境界が，10Hz程度で揺れながら運動して知覚されるジター錯視の周波数が，アルファ波の周波数の個人差および個人内変動と対応して変化することを示した．さらに経頭蓋交流電気刺激を用いてアルファ波の周波数を変調する技術を開発し，アルファ波周波数の操作に対応してジター錯視の見えが変化することを示した．これらの結果からアルファ波がジター錯視と密接に関連していることが示唆される．さらにMEGデータに対するコヒーレンス解析により背側，腹側領域間の情報のやりとりがジター錯視知覚時に増大したことから，アルファ波が視覚領域間での情報伝達のリズムを決定している可能性が示された．

研究成果の学術的意義や社会的意義

ジター錯視の見えの周波数がアルファ波の周波数と対応して変化することを見いだした本研究の結果に基づき，スマートフォンやタブレットを使ってジター周波数を計測することでアルファ波の周波数を計測する技術を開発し，iOS, Android のアプリに実装した．本アプリを使って，脳波計やMRIなどによって脳を直接測ることなく、脳の状態をいつでもどこでも気軽に計測することが可能となり，スマートウォッチを用いた活動量，睡眠計測と同様の手軽な生体計測が実現された．今後得られるビッグデータに基づき精神疾患，認知症等の未病対策に繋げられる可能性があり，企業と組んで社会実装を進めていく予定である．

研究成果

• [雑誌論文] V1 Projection Zone Signals in Human Macular Degeneration Depend on Task Despite Absence of Visual Stimulus. (2021)
  • 著者名/発表者名: Masuda Y, Takemura H, Terao M, Miyazaki A, Ogawa S, Horiguchi H, Nakadomari S, Matsumoto K, Nakano T, Wandell BA, Amano K.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 31 号: 2 ページ: 406-412
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.10.034
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The DecNef collection, fMRI data from closed-loop decoded neurofeedback experiments (2021)
  • 著者名/発表者名: Cortese, A., Tanaka, C,S.,_Amano, K.,_Koizumi, A., Lau, H., Sasaki, Y., Shibata, K., Taschereau-Dumouche, V., Watanabe, T., Kawato, M.
  • 雑誌名: Scientific Data 巻: 8 号: 1 ページ: 65-65
  • DOI: 10.1038/s41597-021-00845-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 反応時間および同時性知覚の神経基盤 (2020)
  • 著者名/発表者名: 天野薫，西田眞也
  • 雑誌名: 基礎心理学研究 巻: 38 号: 2 ページ: 232-236
  • DOI: 10.14947/psychono.38.35
  • NAID: 130007853331
  • ISSN: 0287-7651, 2188-7977
  • 年月日: 2020-03-31
  • 査読あり
• [雑誌論文] 反応時間 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也, 天野薫
  • 雑誌名: 映像情報メディア学会誌 巻: 74 ページ: 349-351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inter-individual differences in occipital alpha oscillations correlate with white matter tissue properties of the optic radiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Minami Sorato、Oishi Hiroki、Takemura Hiromasa、Amano Kaoru
  • 雑誌名: eneuro 巻: － 号: 2 ページ: 0224-19
  • DOI: 10.1523/eneuro.0224-19.2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Predicting neural response latency of the human early visual cortex from MRI-Based tissue measurements of the optic radiation (2020)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.,_Yuasa, K.,_Amano, K.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 7 号: 4 ページ: 0545-19
  • DOI: 10.1523/eneuro.0545-19.2020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Atypical spatial frequency dependence of visual metacognition among schizophrenia patients (2020)
  • 著者名/発表者名: Koizumi Ai、Hori Tomoki、Maniscalco Brian、Hayase Makoto、Mishima Ryou、Kawashima Takahiko、Miyata Jun、Aso Toshihiko、Lau Hakwan、Takahashi Hidehiko、Amano Kaoru
  • 雑誌名: NeuroImage: Clinical 巻: 27 ページ: 102296-102296
  • DOI: 10.1016/j.nicl.2020.102296
  • NAID: 120006949375
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 新学術領域研究「時間生成学―時を生み出すこころの仕組み」 (2019)
  • 著者名/発表者名: 村上郁也, 天野薫
  • 雑誌名: 基礎心理学研究 巻: 38 号: 1 ページ: 161-163
  • DOI: 10.14947/psychono.38.25
  • NAID: 130007760496
  • ISSN: 0287-7651, 2188-7977
  • 年月日: 2019-09-30
  • 査読あり
• [雑誌論文] Threat anticipation in pulvinar and in superficial layers of primary visual cortex (V1). Evidence from layer-specific ultra-high field 7T fMRI. (2019)
  • 著者名/発表者名: Koizumi A, Zhan M, Ban H, Kida I, De Martino FJ, Vaessen M, de Gelder B & Amano K
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 6 号: 6 ページ: 0429-19
  • DOI: 10.1523/eneuro.0429-19.2019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microstructural properties of the vertical occipital fasciculus explain the variability in human stereoacuity (2018)
  • 著者名/発表者名: Oishi H, Takemura H, Aoki SC, Fujita I, Amano K
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 115 号: 48 ページ: 12289-12294
  • DOI: 10.1073/pnas.1804741115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Learning to Associate Orientation with Color in Early Visual Areas by Associative Decoded fMRI Neurofeedback (2016)
  • 著者名/発表者名: Amano, K., Shibata, K., Kawato M., Sasaki, Y. & Watanabe, T.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 26 号: 14 ページ: 1861-1866
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.05.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neural correlates of the time marker for the perception of event timing (2016)
  • 著者名/発表者名: Amano, K., Qi, L., Terada, Y & Nishida, S.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 3 号: 4 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1523/eneuro.0144-16.2016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Fear reduction without fear through reinforcement of neural activity that bypasses conscious exposure, (2016)
  • 著者名/発表者名: Koizumi, A., Amano, K., Cortese, A., Shibata, K., Yoshida, W., Seymour, B.,Kawato, M. & Lau, H.
  • 雑誌名: Nature Human Behaviour 巻: 1 号: 1
  • DOI: 10.1038/s41562-016-0006
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Multivoxel neurofeedback selectively modulates confidence without changing perceptual performance (2016)
  • 著者名/発表者名: Cortese, A., Amano, K., Koizumi, A., Kawato, M. & Lau, H.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms13669
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ヒトの脳活動を非侵襲的に操作して視知覚を生み出す脳内機構に迫る (2021)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 応用脳科学コンソーシアム 応用脳科学アカデミー
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトの脳活動を非侵襲的に操作して視知覚を生み出す脳内機構に迫る (2020)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 金曜サイエンスサロン
  • 招待講演
• [学会発表] トップダウン注意の時間特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也，林正道，天野薫
  • 学会等名: 日本視覚学会2020冬季大会
• [学会発表] 妨害刺激抑制が知覚リズムを変調する (2020)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也，林正道，天野薫
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 経頭蓋交流電気刺激中（tACS）とMEG同時計測手法の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 澁澤柊花, 大塚明香, 天野薫
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 注意の促進と抑制は独立にはたらくか: オンライン実験によるChang and Egeth（2019）の追試と再検討 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也, 天野薫
  • 学会等名: 日本基礎心理学会第39回大会
• [学会発表] 反応時間と主観的同時点の神経相関 (2019)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 日本基礎心理学会2019年度第1回フォーラム 「心を計る-反応時間の基礎心理学-」
  • 招待講演
• [学会発表] 視覚情報処理のクロックとしてのアルファ波 (2019)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 生命機能研究科研究交流会（FBSコロキウム）
  • 招待講演
• [学会発表] Alpha oscillation as a clock for visual processing (2019)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 生理研研究会「視覚・認知脳機能研究の先端」
  • 招待講演
• [学会発表] 非侵襲的な脳活動変調技術を使って視知覚を生み出す脳活動に迫る (2019)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 視覚情報基礎研究会第38回研究発表会
  • 招待講演
• [学会発表] 経頭蓋交流電流刺激中のMEG計測におけるノイズ軽減 (2019)
  • 著者名/発表者名: 澁澤柊花, 大塚明香, 天野薫
  • 学会等名: 第34回日本生体磁気学会
• [学会発表] A parcellation method of human lateral geniculate nucleus subdivisions using structural MRI (2019)
  • 著者名/発表者名: 大石浩輝, 竹村浩昌, 天野薫
  • 学会等名: 第3回ヒト脳イメージング研究会
• [学会発表] 注意の瞬きに見られるリズム特性 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川島朋也, 天野薫
  • 学会等名: 日本基礎心理学会第38回大会
• [学会発表] Non-invasive manipulation of human brain activities and its application (2019)
  • 著者名/発表者名: Amano, K.
  • 学会等名: Applying Neuroscience to Business
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Illusory jitter perceived at the frequency of alpha oscillations (2019)
  • 著者名/発表者名: Amano, K.
  • 学会等名: APCV2019 Symposium "Neural oscillations and behavioral oscillations"
  • 国際学会
• [学会発表] Using macromolecular tissue volume mapping to identify subdivisions in human lateral geniculate nucleus (2019)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Amano, K.
  • 学会等名: APCV2019 Symposium "Neural oscillations and behavioral oscillations"
  • 国際学会
• [学会発表] Using macromolecular tissue volume mapping to parcellate magno and parvo subdivisions in the human lateral geniculate nucleus (2019)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Amano, K.
  • 学会等名: Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Noise reduction in MEG measurement during transcranial electrical current stimulation (2019)
  • 著者名/発表者名: Shibusawa, S., Otsuka, A., Amano, K.
  • 学会等名: Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Behavioral oscillations in temporal attention (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawashima, T., Hayashi, J. M., & Amano, K.
  • 学会等名: Neural Oscillation Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Toward the neural causes of human visual perception (2018)
  • 著者名/発表者名: Amano, K.
  • 学会等名: MOST - NICT Joint Workshop on AI for ICT
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Watching the brain oscillate (2018)
  • 著者名/発表者名: Amano, K.
  • 学会等名: The 1st OIST×CiNetWS for Future Neuroscience and Technology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電気刺激を用いた脳活動操作の基礎研究と応用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
  • 招待講演
• [学会発表] 認知脳科学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 高校生のための心理学講座シリーズ 心理学と社会：こころの不思議を解き明かす
  • 招待講演
• [学会発表] 動的な脳情報処理 (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 日本認知心理学会 第16回大会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトの脳活動を非侵襲的に操作して視知覚を生み出す脳内機構に迫る (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 視覚科学フォーラム2018
  • 招待講演
• [学会発表] MEGを用いた視覚誘発反応におけるフィードフォワード，フィードバック処理の研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯淺健一, 竹村浩昌, 本吉勇, 天野薫
  • 学会等名: 第33回日本生体磁気学会大会
• [学会発表] Microstructural properties of vertical occipital fasciculus explain individual variabilityof human stereoacuity (2018)
  • 著者名/発表者名: 大石浩輝, 竹村浩昌, 青木俊太郎, 藤田一郎, 天野薫
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会.
• [学会発表] Oscillatory feedforward and feedback responses to supra- and near-threshold visual targets (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯淺健一, 竹村浩昌, 本吉勇, 天野薫
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Predicting neural response latency of human early visual cortex from structual properties of the optic radiation (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌, Shai Berman, 湯淺健一, Aviv Mezer, 天野薫
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] Altered metacognition in visual perception among schizophrenic patients (2018)
  • 著者名/発表者名: 小泉 愛, 堀朝樹, Brian Maniscalco, 三嶋亮, 早瀬允人, 宮田淳, 麻生俊彦, Lau Hakwan, 高橋英彦, 天野薫
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会
• [学会発表] ヒト視放線の組織構造特性とアルファ波の関連 (2018)
  • 著者名/発表者名: 南宇人, 大石浩輝, 竹村浩昌, 天野薫
  • 学会等名: 日本視覚学会2018年夏季大会
• [学会発表] マルチモーダル特徴量とGANを用いた音声からの画像生成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野薫, Lyu Jeonghyun, 篠崎隆志
  • 学会等名: 日本視覚学会2018年夏季大会
• [学会発表] Transient feedforward and feedback signals involved in visual awareness (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯淺健一, 竹村浩昌, 本吉勇, 天野薫
  • 学会等名: 第2回ヒト脳イメージング研究会
• [学会発表] Image Generation from Sound using a Multimodal Feature and GAN (2018)
  • 著者名/発表者名: Lyu Jeonghyun, 天野薫, 篠崎隆志
  • 学会等名: 日本神経回路学会 第28回全国大会
• [学会発表] Oscillatory feedforward and feedback signals in response to a visual target (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuasa, K., Takemura, H., Motoyoshi, I., Amano, K.
  • 学会等名: The 4th CiNet Conference: Neural oscillation and functional connectivity: from anatomy to perception
  • 国際学会
• [学会発表] Illusory jitter perceived at the frequency of alpha oscillations, (2018)
  • 著者名/発表者名: Amano, K.
  • 学会等名: The 4th CiNet Conference: Neural oscillation and functional connectivity: from anatomy to perception
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Illusory jitter perceived at the frequency of intrinsic alpha oscillation (2016)
  • 著者名/発表者名: Minami, S., Amano, K.
  • 学会等名: Vision Sciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] Diffusion properties of human visual white matter correlate with stereoacuity (2016)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Aoki, S., Fujita, I., Amano, K.
  • 学会等名: Annual Meeting of Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Toward the neural cause of human visual perception and behavior (2016)
  • 著者名/発表者名: Amano, K.
  • 学会等名: Kochi University of Technology
  • 招待講演
• [学会発表] 視知覚の神経相関から因果へ (2016)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 学会等名: 脳と心のメカニズム 第16回 冬のワーク ショップ．
  • 招待講演
• [学会発表] Functional role of alpha oscillations in illusory jitter perception (2016)
  • 著者名/発表者名: 南宇人，天野薫
  • 学会等名: 日本神経科学学会
  • 国際学会
• [学会発表] 両眼立体視機能の個人差と白質線維構造の関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大石浩輝，竹村浩昌, 青木俊太郎, 藤田一郎, 天野薫
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] 眼球運動に基づく視覚的意識の推定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 天野薫，Bardin Jean-Baptise
  • 学会等名: 日本視覚学会2016年冬季大会
  • 国際学会
• [図書] 基礎心理学実験法ハンドブック (2018)
  • 著者名/発表者名: 天野薫
  • 総ページ数: 608
  • 出版者: 朝倉書店
• [備考] CiNet天野グループ
  • URL: https://www2.nict.go.jp/bnc/amano/amano-j.html
• [備考] http://www2.nict.go.jp/bnc/amano/amano-j.html
• [備考] CiNet 天野グループ
  • URL: http://www2.nict.go.jp/bnc/amano/amano-j.html
• [備考]
  • URL: http://www2.nict.go.jp/bnc/amano/amano-j.html
• [備考]
  • URL: https://cinet.jp/english/people/2014271/