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乳児自発運動時の感覚-運動ダイナミクスを利用した行動発達モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 21K11495
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分59030:体育および身体教育学関連
研究機関東京大学

研究代表者

金沢 星慶  東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (60744993)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
キーワード新生児 / 乳児 / 感覚運動学習 / 感覚運動ダイナミクス / 筋骨格 / シミュレーション / 感覚運動発達 / 子宮 / 胎児 / 柔軟 / 発達 / 行動 / 身体性
研究開始時の研究の概要

ヒトは出生前から生後1-2年で様々な行動を獲得するが、その背景には基本的な運動機能や感覚情報処理機能の発達が存在する。ここでの発達では単に神経学的に成熟によるものだけでなく、運動/行動時に生じる多種多様な運動情報および感覚情報の学習、統合などが重要と考えられる。一方で、ヒトや生物が持つ多種多様かつ大量の運動/感覚情報が実際の行動時にどのように利用されているか?利用するためにどのように学習しているか?は明確ではない。
本研究では、発達過程に生じる複雑な行動の獲得に必要な報酬や条件を追求するため、感覚-運動情報構造に着目した強化学習モデルを提案する。

研究成果の概要

本研究では、乳児の自発運動が感覚と運動の発達にどのように影響するか、またその背景にあるメカニズムがどんなものかを解明する目的で行った。具体的には、新生児や乳児の運動から筋肉の活動やその感覚を推定し、それらの感覚運動入出力が作り出す具体的なパターンや変化を明らかにしている。また、赤外線カメラなどの高価で複雑なシステムではなく、通常のカメラを用いた簡単的な乳児の運動計測方法を提案した。さらに、運動学習のシミュレーションを通じて、乳児の行動発達を部分的に説明するモデルを構築した。本研究は、全体を通してヒトの新生児や乳児の発達の理解や支援に繋がる新たな手がかりに繋がる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の社会的意義は、新生児や乳児における感覚運動ダイナミクスの調査を通じて、発達初期に重要な役割を果たすメカニズムを理解することである。この理解が進むことで、発達障害の早期発見や適切な介入に役立ったり、あるいは育児支援に貢献したりする可能性がある。また、シミュレーションを利用してのみ解明できるメカニズムもあり、新たな科学的知見が発達心理学や神経科学の分野での基礎データとなり、医療や福祉の現場での発達支援にも役立つことが期待できる。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Homeostatic Reinforcement Learning through Soft Behavior Switching with Internal Body State2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Naoto、Kanazawa Hoshinori、Kuniyoshi Yasuo
    • 雑誌名

      International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN)

      巻: - ページ: 1-8

    • DOI

      10.1109/ijcnn54540.2023.10191925

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Open-ended movements structure sensorimotor information in early human development2022

    • 著者名/発表者名
      Kanazawa Hoshinori、Yamada Yasunori、Tanaka Kazutoshi、Kawai Masahiko、Niwa Fusako、Iwanaga Kougoro、Kuniyoshi Yasuo
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 120 号: 1

    • DOI

      10.1073/pnas.2209953120

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simulating a Human Fetus in Soft Uterus2022

    • 著者名/発表者名
      Kim Dongmin、Kanazawa Hoshinori、Kuniyoshi Yasuo
    • 雑誌名

      2022 IEEE International Conference on Development and Learning (ICDL)

      巻: - ページ: 135-141

    • DOI

      10.1109/icdl53763.2022.9962201

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自発運動に現れる多彩や情報を読み解く2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶
    • 雑誌名

      ベビーサイエンス

      巻: 21

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 知っておきたいデータサイエンスとAIの学び方2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶
    • 雑誌名

      理学療法

      巻: 39

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 自発性・身体性・相互作用からみる遊びの初期発達2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶、國吉 康夫
    • 雑誌名

      バイオメカニズム学会誌

      巻: 46 ページ: 63-68

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Intrinsic Motivation-Based Model in Physical Interaction for Early Development of a Sense of Agency2024

    • 著者名/発表者名
      Huang E, Kanazawa H, Kim D, Abe Y, Kuniyoshi Y
    • 学会等名
      The IEEE International Conference on Development and Learning (ICDL) conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-Generated Prediction Error: Internal Belief as Isolated Predictor2024

    • 著者名/発表者名
      Kim D, Kanazawa H, Kuniyoshi Y
    • 学会等名
      The IEEE International Conference on Development and Learning (ICDL) conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Homeostatic reinforcement learning explains foraging strategies2023

    • 著者名/発表者名
      Arikawa E, Yoshida N, Kanazawa H, Kuniyoshi Y.
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-Modal Representation Learning for Mapping Between Body Motion and Visual Imagery2023

    • 著者名/発表者名
      Julg T, Walter F, Kim D, Kanazawa H, Knoll S, Kuniyoshi Y
    • 学会等名
      The 11th International Symposium on Adaptive Motion of Animals and Machines
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層恒常性強化学習と内受容感覚に基づく方策選択機構2023

    • 著者名/発表者名
      吉田尚人,金沢星慶,國吉康夫
    • 学会等名
      2023年度人工知能学会全国大会(第37回)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 赤ちゃんが運動から得ているもの2023

    • 著者名/発表者名
      金沢星慶
    • 学会等名
      第23回日本赤ちゃん学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 感覚と運動のつながりの初期発達2023

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶
    • 学会等名
      第17回Motor Control研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 発達初期に生じる“sensorimotor wandering”2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶、國吉康夫
    • 学会等名
      第11回日本発達神経科学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 胎児シミュレーションにおける筋骨格モデルの精緻化と柔軟な子宮モデルの構築2022

    • 著者名/発表者名
      金 東敏、金沢 星慶、國吉康夫
    • 学会等名
      第11回日本発達神経科学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 発達初期の”sensorimotor wandering”が全身の感覚運動情報構造を形作る2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶、山田康智、田中一敏、河井昌彦、丹羽房子、岩永甲午郎、國吉康夫
    • 学会等名
      Motor Control研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 発達初期の自発運動にみる行動の起源”2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶
    • 学会等名
      第10回新胎児研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 感覚運動経験のメカニズムと役割”2022

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶
    • 学会等名
      第22回赤ちゃん学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒト胎児シミュレーションモデルによる構成論的発達科学2021

    • 著者名/発表者名
      國吉 康夫,金沢 星慶,金 東敏
    • 学会等名
      第9回新胎児学研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 筋骨格シミュレーションを用いた発達初期の運動感覚経験に対する関節角度制限の影響2021

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶,金 東敏,國吉 康夫
    • 学会等名
      第8回日本小児理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 筋骨格シミュレーションを用いた早産児の運動-感覚情報構造に対する最大筋力増減の影響2021

    • 著者名/発表者名
      金沢 星慶,金 東敏,國吉 康夫
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 子どもの感覚運動機能の発達と支援-発達の科学と理論を支援に活かす-改訂第2版2024

    • 著者名/発表者名
      金沢星慶(章担当),儀間 裕貴 (編集), 大城 昌平 (編集)
    • 総ページ数
      384
    • 出版者
      メジカルビュー社
    • ISBN
      9784758322515
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] Kanazawa’HP

    • URL

      https://www.isi.imi.i.u-tokyo.ac.jp/~kanazawa/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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