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ひらめき脳状態の解明:脳内ネットワークの切り替え検出とその可視化

研究課題

研究課題/領域番号 20K20400
補助金の研究課題番号 18H05395 (2018-2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2018-2019)
審査区分 中区分61:人間情報学およびその関連分野
研究機関株式会社国際電気通信基礎技術研究所

研究代表者

小川 剛史  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 主任研究員 (10614323)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2018年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
キーワード創造性 / ひらめき / 機械学習 / 脳活動計測 / 信号処理 / fMRI / 脳機能イメージング / 状態遷移 / 脳機能 / 高次機能 / データ駆動 / 脳内ネットワーク / 脳波
研究開始時の研究の概要

近年のAI技術の発達により、創造的な問題解決を必要とされる場面が増え、個人の創造性の向上が重要になると考えられる。そこで、脳内のマクロなネットワークの切り替えに着目し、多角的な高時間・高空間分解能の脳活動計測とAI技術を組み合わせ、ひらめきのメカニズムの解明することを目指す。高次で稀有な認知機能を、機械学習による脳活動パターンの識別により、ネットワークの切り替えを検出し、ひらめき脳状態の定量化を試みる。

研究成果の概要

本研究は「ひらめき」を生み出す脳内メカニズムを解明するために、脳内のマクロなネットワークの切り替えに着目し、多角的な脳情報とAI技術を組み合わせた定量化を目指した。
空間的ひらめき課題中の脳活動を計測し、教師なし学習の隠れマルコフモデルに変更し、脳状態の抽出を行った。その結果、14個のネットワークを基に10個の脳状態によって表現されることを確認した。次に、言語的ひらめき課題中の脳活動計測実験を行った結果、空間的ひらめき課題共通する脳状態の定量化することができた。本研究を通じ、「創造性の神経科学」を取り扱うシンポジウムを開催し、国内に創造性研究を広めるという成果を上げることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果として、個人の創造性を決定づける動的な脳内ネットワークの定量化を行うことで、テーラーメイドなトレーニング法の提案や人材育成の適正化に役立つと考えられる。このような科学的エビデンスに基づいた創造性の認知機能の解明は、教育分野を通した社会実装としての成果展開が考えられる。
教育分野では、創造性を高めるトレーニング法を導入したカリキュラム・教材の作成や、スマホのアプリなどゲームを通したアクティブ・ラーニング、遊びの要素を取り入れながら楽しみつつ学習するプレイフル・ラーニングでの応用が予想される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うちオープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (2件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Asymmetric effective connectivity within frontoparietal motor network underlying motor imagery and motor execution2020

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Takeshi、Shimobayashi Hideki、Hirayama Jun-ichiro、Kawanabe Motoaki
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: 1-40

    • DOI

      10.1101/2020.10.22.351106

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 脳ビッグデータを用いた創造性の個性2021

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      コミュニケーションクオリティ30周年記念ワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] コネクトーム解析による認知機能の予測2021

    • 著者名/発表者名
      小川剛史、竹内光、池田純起、瀧靖之、野内類、横山諒一、事崎由佳、中川誠秀、関口敦、飯塚邦夫、塙杉子、荒木剛、宮内カルロス誠、榊浩平、佐々祐子、野澤孝之、横田晋、マジストロダニエル、川島隆太
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ブレイン・テクノロジー2020

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      NTT docomo 5G evolution & 6G Summit
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 創造性の脳科学~脳の個性と働き方~2020

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      KANKOオンライン展示会2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非侵襲的脳機能イメージングによる脳活動計測と応用2020

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      電子情報通信学会コミュニケーションクオリティ研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Individual trait and brain dynamics associated with creative insight2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ogawa
    • 学会等名
      43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Identification of brain regions underliying spatioal insight problem solving2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ogawa, Takatsugu Aihara, Okito Yamashita
    • 学会等名
      The Society for the Neuroscience of Creativity(SfNC2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ひらめくに関わる脳内ネットワークのダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      第16回通信行動工学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 脳活動デコーディングを用いた運動想像と運動実行に関わる脳内ネットワーク2019

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 通信行動工学研究会第15回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 通信行動が関わる脳機能の変化2018

    • 著者名/発表者名
      小川 剛史
    • 学会等名
      電子情報通信学会 通信行動工学研究会第14回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Introduction of Takeshi Ogawa

    • URL

      https://sites.google.com/site/introtakeshiogawa

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Introduction of Takeshi Ogawa

    • URL

      https://sites.google.com/site/introtakeshiogawa/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] 第43回日本神経科学大会、シンポジウム「創造性の神経科学:個性と脳ダイナミクス」を主催2020

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-07-20   更新日: 2024-03-26  

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