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テキスト理解を測る脳波指標の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K12610
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90030:認知科学関連
研究機関公立はこだて未来大学

研究代表者

佐藤 直行  公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (70312668)

研究分担者 水原 啓暁  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (30392137)
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: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード脳情報処理 / 脳科学 / 認知科学 / 高次脳機能計測 / ブレインマシンインターフェイス / 脳波 / 神経回路モデル
研究開始時の研究の概要

本研究では、文章読解中の「理解の程度」を推定するための脳波解析技術を開発する。私たちはこれまで、文章読解中に計測した脳波データから、文章のどこの部分を「覚えているかどうか」を予測できることを示したが、理解を伴う記憶かどうかは明らかでなく、教育・学習への応用への障壁だった。そこで本研究では、読後の内容テストを含めた脳波計測実験により、理解と記憶と脳波の対応関係を明らかにする。

研究成果の概要

本研究の目的は、文章読解中の「理解の程度」を推定するための脳波解析技術を開発することである。期間を通して、実用的な観点で特に重要である頭部非拘束時の脳波計測・解析に着目し、アーチファクト混入に頑健と考えられる脳波進行波解析を検討した。また、同手法を、オンラインおよび対面講義受講中の頭皮脳波データに適用し、講義条件により脳波進行波の方向が有意に異なることを明らかにした。残念ながら理解度と関連した有意な脳波成分は見いだせなかったが、本研究で開発した解析技術は教育・学習の実環境脳波計測の基盤となりえる意味で重要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の脳波研究では視線・頭部固定条件が一般的だが、頭部固定条件では教育・学習の状況を阻害する懸念が強く、応用性の点で問題がある。そこで、本研究では、視線・頭部とも自由条件でアーチファクトに対して頑健と思われる、脳波進行波に関する解析手法を検討した。また、頭部自由条件でもオンラインと対面の講義での脳波進行波の方向の差異を検出することに成功した。同技術は、今後の実環境での脳波計測応用の点で重要な基盤となりえる。

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

    (8件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Cortical traveling waves reflect state-dependent hierarchical sequencing of local regions in the human connectome network2022

    • 著者名/発表者名
      Sato Naoyuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1038/s41598-021-04169-9

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Frequency-dependent cortical interactions during semantic processing: an electrocorticogram cross-spectrum analysis using a semantic space model.2021

    • 著者名/発表者名
      Sato N, Matsumoto R, Shimotake A, Matsuhashi M, Otani M, Kikuchi T, Kunieda T, Mizuhara H, Miyamoto S, Takahashi T, Ikeda A.
    • 雑誌名

      Cereb Cortex

      巻: in press 号: 9 ページ: 4329-4339

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab089

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Electroencephalogram phase gradients reflect the differences in neural processing during online versus face-to-face learning2023

    • 著者名/発表者名
      Kohei Iwasaki, Atsuko Tominaga, and Naoyuki Sato
    • 学会等名
      NOLTA2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] What decoding can tell us about language?2023

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Sato
    • 学会等名
      第 53 回日本臨床神経生理学会学術大会・第 60 回 日本臨床神経生理学会技術講習会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳波計測を用いた屋外と屋内における有酸素運動のリラクゼーション効果の検討2023

    • 著者名/発表者名
      中山奈々,佐藤直行
    • 学会等名
      情報処理学会第85回全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Phase advance of theta-alpha oscillation in anterior temporal lobe during semantic processing2022

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Sato, Riki Matsumoto, Akihiro Shimotake, Mayumi Otani, Takayuki Kikuchi, Takeharu Kunieda, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
    • 学会等名
      Society for Neuroscience, 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 執務者の位置情報と生体情報の計測によるオフィス空間評価その5 都内本社オフィスビルにおける実測評価-座席別にみた緑視率とリラックス度の相関-2022

    • 著者名/発表者名
      本田司,佐藤直行,伊勢田元,常岡優吾,丘本道彦,高橋祐樹,徳村朋子,伊藤翔,濵中南咲,徐天舒
    • 学会等名
      日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 皮質脳波進行波は大域脳回路のリアルタイム協調に寄与する:コネクトーム回路シミュレーション研究2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤直行
    • 学会等名
      第99回日本生理学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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