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言語と音楽の階層的神経情報表現に関する定量モデルの構築

公募研究

研究領域共創的コミュニケーションのための言語進化学
研究課題/領域番号 18H05091
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
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

中井 智也  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, 研究員 (60781250)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードMRI / 言語 / 音楽 / 機械学習 / 認知神経科学 / 階層構造情報 / 認知神系科学
研究実績の概要

本研究課題の目的は、言語と音楽の共通部分に関して、認知神経科学の視点からその基盤となる脳メカニズムを明らかにすることである。その目的のため、令和元年度申請者は前年度に実施した言語実験と音楽実験の解析を実施した。
言語に関して、前年度に得た6名の被験者に文章刺激を読み/聞き条件で与えた際の脳活動データを解析した。得られた脳活動データに対し、文章刺激から抽出した意味特徴量および音韻特徴量を組み合わせたBanded-Ridge回帰を実施した。さらにVariance Partitionining解析を実施することにより、複数種類の特徴量により予測精度への影響を分離することに成功した。その内容をSociety for Neurobiology of Language 2019および脳と心のメカニズム第20回冬のワークショップにおいて発表した。現在、その結果を拡張した内容を論文にまとめ、投稿準備をしている。
音楽に関して、5名の被験者に540曲の楽曲を聴かせた際の脳活動データを解析した。聴覚応答に関するModulation Transfer Functionモデルを実装し、上側頭回の音楽ジャンル特異的な脳活動パターンを説明することに成功した。また、Brain-Feature Similarity Analysisという解析手法を導入し、脳におけるカテゴリー選択的応答を音響特徴量のカテゴリー間類似度で説明することに成功した。この成果をまとめ、現在論文投稿中である。
また、新学術領域における班間共同研究により、30名の非右利き被験者を対象としたMRI実験を実施した。その結果、数学と言語の半球優位性が下前頭回付近において相関することを見出し、その成果をNakai & Okanoya (Cortex 2020)として発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Quantitative models reveal the organization of diverse cognitive functions in the brain2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1142-1142

    • DOI

      10.1038/s41467-020-14913-w

    • 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] Cortical collateralization induced by language and arithmetic in non-right-handers2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Kazuo Okanoya
    • 雑誌名

      Cortex

      巻: 124 ページ: 154

    • DOI

      10.1016/j.cortex.2019.11.009

    • 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] Data-driven models reveal the organization of diverse cognitive functions in the brain2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 614081-614081

    • DOI

      10.1101/614081

    • 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] Neural Evidence of Cross-domain Structural Interaction between Language and Arithmetic2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Kazuo Okanoya
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 12873-12873

    • DOI

      10.1038/s41598-018-31279-8

    • 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] Reduced ?-aminobutyric acid in the superior temporal gyrus is associated with absolute pitch2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Maeshima, Chihiro Hosoda, Kazuo Okanoya, Tomoya Nakai
    • 雑誌名

      Neuroreport

      巻: 29 号: 17 ページ: 1487

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000001137

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Encoding and decoding of music-genre representations in the human brain2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Naoko Koide-Majima, Shinji Nishimoto
    • 雑誌名

      Proceedings of the IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics

      巻: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1109/smc.2018.00108

    • 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
  • [学会発表] Quantitative models reveal the cortical representation of linguistic information modulated by selective attention2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Hiroto Q. Yamaguchi, Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      The 20th Winter Workshop on the Mechanism of Brain and Mind
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Similarity of cortical semantic representations during language production and comprehension2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Q. Yamaguchi, Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      11th Annual Meeting of the Society for the Neurobiology of Language
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional subdivisions around FEF revealed by multi-modal modeling of movie-evoked activity2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Q. Yamaguchi, Satoshi Nishida, Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      25th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 符号化モデルを用いた音楽ジャンルの脳内情報表現の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      中井智也、小出(間島)真子、西本伸志
    • 学会等名
      音学シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Cognitive map of over 100 naturalistic tasks identified in the human brain2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoding of novel music-genres based on the spectro-temporal modulation property in the superior temporal gyrus2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Naoko Koide-Majima, Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      第二回ヒト脳イメージング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Data-driven mapping of over 100 naturalistic tasks in the human brain2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Nakai, Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] ヒトの多様な認知機能を司る脳内情報表現の可視化と解読に成功

    • URL

      https://www.nict.go.jp/press/2020/03/10-1.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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