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浅層ニューラルネットによる状況適応型学習技術の確立と個人支援システム等への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H03304
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分61040:ソフトコンピューティング関連
研究機関筑波大学

研究代表者

森田 昌彦  筑波大学, システム情報系, 教授 (00222349)

研究分担者 井澤 淳  筑波大学, システム情報系, 准教授 (20582349)
川崎 真弘  筑波大学, システム情報系, 准教授 (40513370)
堀江 和正  筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (60817112)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード浅層学習 / 脳情報処理 / うつバイオマーカー / ホワイトボックス機械学習 / 浅層ニューラルネット / 脳波解析 / ニューラルネット / 機械学習 / ニューラルネットワーク / 脳型情報処理
研究成果の概要

透明性が高く学習データが少なくても適用できる浅層ニューラルネットの利点を生かして,個人差の大きな脳波や人間の運動および行動を解析する手法を開発した.また,これと実験的手法を組み合わせて,うつ病の早期発見,発達障害の診断,運動リハビリテーションといった課題に応用し,それぞれ有益な成果を得た.特に,これまで全く知られていなかった,日々変動するうつ気分を反映した脳波活動を発見したことは,非常に大きな成果である.

研究成果の学術的意義や社会的意義

得られた成果はすべて有意義なものであるが,特にうつ気分を反映する脳波活動の発見は,学術的にも社会的にも大きな意義がある.まず,未知の脳メカニズムの存在を示唆する脳科学における新しい知見であるとともに,脳波解析の手法としても新しくかつ有効である.深層学習では発見できなかった点も重要である.また,これによって安価な脳波計で1分間計測するだけでうつ度が推定可能となり,うつ病の早期発見や治療効果の確認などの応用上も非常に有益である.

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 3件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 15件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 11件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Reward prediction errors, not sensory prediction errors, play a major role in model selection in human reinforcement learning2022

    • 著者名/発表者名
      Wu Yihao、Morita Masahiko、Izawa Jun
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 154 ページ: 109-121

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2022.07.002

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Computational role of exploration noise in error-based de novo motor learning2022

    • 著者名/発表者名
      Dal’Bello Lucas Rebelo、Izawa Jun
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 153 ページ: 349-372

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2022.06.011

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcranial magnetic stimulation on the dorsal premotor cortex facilitates human visuomotor adaptation2022

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama Taisei、Nakae Keita、Izawa Jun
    • 雑誌名

      NeuroReport

      巻: 33 号: 16 ページ: 723-727

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000001838

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accounting for the valley of recovery during post-stroke rehabilitation training via a model-based analysis of macaque manual dexterity2022

    • 著者名/発表者名
      Izawa Jun、Higo Noriyuki、Murata Yumi
    • 雑誌名

      Frontiers in Rehabilitation Sciences

      巻: 3 ページ: 1042912-1042912

    • DOI

      10.3389/fresc.2022.1042912

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Behavioural effects of task-relevant neuromodulation by rTMS on giving-up2021

    • 著者名/発表者名
      Miyauchi Eri、Kawasaki Masahiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01645-0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A small-scale robotic manipulandum for motor control study with rodents2021

    • 著者名/発表者名
      Inoue Takahisa、Terada Shin-Ichiro、Matsuzaki Masanori、Izawa Jun
    • 雑誌名

      Advanced Robotics

      巻: online 号: 13-14 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1080/01691864.2021.1912637

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Task-relevant and task-irrelevant variability causally shape error-based motor learning2021

    • 著者名/発表者名
      Dal’Bello Lucas Rebelo、Izawa Jun
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 142 ページ: 583-596

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2021.07.015

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The role of motor memory dynamics in structuring bodily self-consciousness2021

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Ryota、Ayabe-Kanamura Saho、Izawa Jun
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 12 ページ: 103511-103511

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103511

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experience of After-Effect of Memory Update Reduces Sensitivity to Errors During Sensory-Motor Adaptation Task2021

    • 著者名/発表者名
      Tanamachi Kenya、Izawa Jun、Yamamoto Satoshi、Ishii Daisuke、Yozu Arito、Kohno Yutaka
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-8

    • DOI

      10.3389/fnhum.2021.602405

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 脳の計算理論からリハビリテーションロボットへの応用2020

    • 著者名/発表者名
      Izawa Jun
    • 雑誌名

      The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine

      巻: 57 号: 1 ページ: 56-63

    • DOI

      10.2490/jjrmc.57.56

    • ISSN
      1881-3526, 1881-8560
    • 年月日
      2020-01-17
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Behavioral rhythm and EEG rhythm to determine timing deficits in attention deficit hyperactivity disorder symptoms2020

    • 著者名/発表者名
      Kinumaki Shoko、Miyauchi Eri、Kawasaki Masahiro
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 6 号: 7 ページ: e04546-e04546

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2020.e04546

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Application of a Selective Desensitization Neural Network to Concept Drift Problems2019

    • 著者名/発表者名
      Ichiba Tomoki、Horie Kazumasa、Someno Shoichi、Aki Tomohiro、Morita Masahiko
    • 雑誌名

      Journal of Signal Processing

      巻: 23 号: 4 ページ: 145-149

    • DOI

      10.2299/jsp.23.145

    • NAID

      130007681699

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transfer entropy for synchronized behavior estimation of interpersonal relationships in human communication: identifying leaders or followers2019

    • 著者名/発表者名
      Takamizawa Kenji、Kawasaki Masahiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 10960-10960

    • DOI

      10.1038/s41598-019-47525-6

    • NAID

      120007133126

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synchronous brain networks for passive auditory perception in depressive states: A pilot study2019

    • 著者名/発表者名
      Aiba Kunihiro、Miyauchi Eri、Kawasaki Masahiro
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 5 号: 7 ページ: e02092-e02092

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2019.e02092

    • NAID

      120007132763

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 選択的不感化ニューラルネットによる特徴量の有効性の分析2019

    • 著者名/発表者名
      染野翔一,堀江和正,丹野智博,森田昌彦
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌(D)

      巻: J102-D

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visual Feature Integration of Three Attributes in Stimulus-Response Mapping Is Distinct From That of Two2019

    • 著者名/発表者名
      Furutate Mizuki、Fujii Yumiko、Morita Hiromi、Morita Masahiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 13

    • DOI

      10.3389/fnins.2019.00035

    • NAID

      120007133659

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuroanatomical Basis of Individuality in Muscle Tuning Function: Neural Correlates of Muscle Tuning2019

    • 著者名/発表者名
      Kahori Kita,Rieko Osu,Chihiro Hosoda,Manabu Honda,Takashi Hanakawa,Jun Izawa
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 13:28 ページ: 00028-00028

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2019.00028

    • NAID

      120007127915

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A novel approach for assessing neuromodulation using phase-locked information measured with TMS-EEG2019

    • 著者名/発表者名
      Miyauchi Eri、Ide Masayuki、Tachikawa Hirokazu、Nemoto Kiyotaka、Arai Tetsuaki、Kawasaki Masahiro
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-36317-z

    • NAID

      120007128203

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sensory prediction errors, not performance errors, update memories in visuomotor adaptation2018

    • 著者名/発表者名
      Lee Kangwoo、Oh Youngmin、Izawa Jun、Schweighofer Nicolas
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 16483-16483

    • DOI

      10.1038/s41598-018-34598-y

    • NAID

      120007133479

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] EEG dipole source localization with information criteria for multiple particle filters2018

    • 著者名/発表者名
      Sonoda Sho, Nakamura Keita, Kaneda Yuki, Hino Hideitsu, Akaho Shotaro, Murata Noboru, Miyauchi Eri, Kawasaki Masahiro
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 108 ページ: 68-82

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2018.08.008

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sensory-motor synchronization in the brain corresponds to behavioral synchronization between individuals2018

    • 著者名/発表者名
      Kawasaki Masahiro、Kitajo Keiichi、Yamaguchi Yoko
    • 雑誌名

      Neuropsychologia

      巻: 119 ページ: 59-67

    • DOI

      10.1016/j.neuropsychologia.2018.07.026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Behavioral characteristics of ADHD tendencies in boredom experience2022

    • 著者名/発表者名
      Eri Miyauchi, Masahiro Kawasaki
    • 学会等名
      22nd conference of the European Society for Cognitive Psychology (ESCOP)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The frequency-dependent stimulation effects of rTMS on the performance of problem-solving tasks and ongoing oscillations2022

    • 著者名/発表者名
      Eri Miyauchi, Masahiro Kawasaki
    • 学会等名
      European conference on cognitive affective neuroscience (ESCAN)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transcranial electrical stimulation facilitates visual-motor responses by increasing beta-phase synchronization between visual and motor areas2022

    • 著者名/発表者名
      Eri Miyauchi, Yoshiki Henmi,and Masahiro Kawasaki
    • 学会等名
      Brain informatics 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The neural and behavioral characteristics of timing functions in attention-deficit/hyperactivity disorder2021

    • 著者名/発表者名
      Eri Miyauchi, Shoko Kinumaki, Masahiro Kawasaki
    • 学会等名
      European Society for Cognitive and Affective Neuroscience (ESCAN) 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ワーキングメモリに関する脳ネットワーク2021

    • 著者名/発表者名
      川崎真弘
    • 学会等名
      2021年度日本認知科学会P&P研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 選択的不感化ニューラルネットを用いた脳波解析による脳内ネットワークの情報流分析2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤和佳奈,川崎真弘,森田昌彦
    • 学会等名
      2021年度日本認知科学会P&P研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ヒトの行動学習におけるモデル選択機構2020

    • 著者名/発表者名
      武 亦豪,森田 昌彦,井澤 淳
    • 学会等名
      第32回自律分散システム・シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 選択的不感化ニューラルネットを用いた特徴選択手法の相互情報量解析との比較2019

    • 著者名/発表者名
      安藝友宏,森田昌彦
    • 学会等名
      第22回情報論的学習理論ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 注意欠如多動性障害のタイミング障害に関係する行動リズムと脳波リズム2019

    • 著者名/発表者名
      衣巻頌子,宮内英里,川崎真弘
    • 学会等名
      電子情報通信学会HCGシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Information flow among brain networks in depressive states by using transfer entropy and phase synchronization with human EEG2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kawasaki, Kunihiro Aiba, Eri Miyauchi
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transfer entropy and phase locking information with human EEG evaluates causal relationships between brain areas2019

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kawasaki, Kunihiro Aiba, Eri Miyauchi
    • 学会等名
      2019 BACI meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Propagation of TMS-induced EEG phase-locked information for assessment of major depression2019

    • 著者名/発表者名
      Eri Miyauchi, Masahiro Kawasaki
    • 学会等名
      2019 meeting of International neuromodulation society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of the selective desensitization neural network to concept drift problems2019

    • 著者名/発表者名
      Ichiba, T., Horie, K., Someno, S., Aki, T and Morita, M.
    • 学会等名
      2019 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Improving time series prediction by the selective desensitization neural network based on synaptic weight analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Someno, S., Horie, K., Ichiba, T., Aki, T and Morita, M.
    • 学会等名
      2019 RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] うつ状態における受動的聴覚知覚中の脳波ネットワーク2019

    • 著者名/発表者名
      相場邦宏、宮内英里、川崎真弘
    • 学会等名
      2019年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] The effects of subjective value for meta-learning in visuomotor transformation2018

    • 著者名/発表者名
      T. SUGIYAMA, N. SCHWEIGHOFER, J. IZAWA
    • 学会等名
      2018 Neuroscience Meeting Planner
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facilitation of visual-motor responses by increasing beta-phase synchronisation between visual and motor areas with transcranial electrical stimulation2018

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Kawasaki, Yoshiki Henmi, Eri Miyauchi
    • 学会等名
      European conference on cognitive affective neuroscience (ESCAN) Satellite on Cognitive Enhancement
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 経頭蓋脳電気刺激による脳波リズムの誘発と反応時間の促進2018

    • 著者名/発表者名
      川崎真弘、邊見佳輝、宮内英里
    • 学会等名
      第16回日本認知心理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 運動模倣における自閉スペクトラム症患者の自己視点戦略2018

    • 著者名/発表者名
      川崎真弘、米田英嗣、船曳康子
    • 学会等名
      第35回認知科学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] うつ度推定装置、うつ度推定モデル生成装置、うつ度測定計、うつ度推定システム、うつ度推定方法、うつ度推定モデル生成方法及びプログラム2023

    • 発明者名
      森田昌彦、川崎真弘、大津龍生、宮内英里
    • 権利者名
      国立大学法人筑波大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-013167
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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