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2015 年度 実績報告書

心的イメージの神経基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H05710
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

神谷 之康  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, 研究室長 (50418513)

研究分担者 西本 伸志  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, 主任研究員 (00713455)
三島 和夫  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 精神生理研究部, 部長 (40239223)
柳澤 琢史  大阪大学, 医学系研究科, 助教 (90533802)
研究期間 (年度) 2015-05-29 – 2020-03-31
キーワードブレイン・デコーディング / ブレイン-マシン・インターフェース / fMRI / イメージ / 視覚
研究実績の概要

イメージは外界からの刺激によって誘発されるだけではなく、自発的な想起や睡眠中の夢でも生じる。これらのイメージの類似性は共通の神経基盤の存在を示唆するが、その実体はいまだ明らかでない。本課題では、機械学習を用いた脳活動のパターン解析により、知覚、想起、および、夢に共通する神経情報表現を明らかにすることを目的とする。
本年度は、Horikawa et al. (2013)と同様の睡眠実験および知覚実験課題を行うとともに、対応する物体カテゴリーについて想起実験を実施し、物体カテゴリーの脳情報表現の類似性と相違を定量化する解析を実施した。画像データベースを用いて、主要な物体カテゴリーに対応する画像を収集し、それらの画像を見せたときの脳活動を計測する知覚実験を行った。さらに、同じ物体カテゴリーについて、キュー提示後12秒間そのカテゴリーの物体をイメージさせる実験を行った。これらのデータを用いて、知覚データにもとづくデコーダと想起データにもとづくデコーダを構築し、夢データのパターン解析を行った。予備解析の結果から、脳部位のよるパターンの類似性の違いが明らかになった。
ECoG計測を用いた実験においても、知覚・想起時のデータを取得するためのプロトコルを探索し、データ収集を開始した。自然動画を用いた予備実験も実施し、意味的アノテーションの方針を策定した。
また、REM睡眠実験系を確立するための予備実験とスキルの習得を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

画像・動画の言語記述のテキスト解析を担当する予定であった研究者が、本人の事情により本課題に参画できなくなったが、既存の方法を使って定量的解析を進めることができた。

今後の研究の推進方策

概ね当初の計画通り進める予定であるが、REM 睡眠計測のための実験は、利用する施設を京都大学こころの未来センターMRI施設に変更する。これは、国立精神神経医療研究センターのMRI施設の運営方針の変更により、長時間の睡眠実験を遂行することが困難になったためである。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 13件) 備考 (1件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] ブレインデコーディング2016

    • 著者名/発表者名
      神谷之康
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 34-2 ページ: -

  • [雑誌論文] BrainLiner: A neuroinformatics platform for sharing time-aligned brain-behavior data2016

    • 著者名/発表者名
      Takemiya M, Majima K, Tsukamoto M, Kamitani Y
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformatics

      巻: 10: 3 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fninf.2016.00003

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Real-Time Control of a Neuroprosthetic Hand by Magnetoencephalographic Signals from Paralysed Patients2016

    • 著者名/発表者名
      Fukuma R, Yanagisawa T, Saitoh Y, Hosomi K, Kishima H, Shimizu T, Sugata H, Yokoi H, Hirata M, Kamitani Y, Yoshimine T
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6:21781 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep21781

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 皮質脳波(ECoG)BMIの 人への応用2016

    • 著者名/発表者名
      柳澤琢史
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 34 ページ: 205-208

  • [雑誌論文] Categorical discrimination of human body parts by magnetoencephalography2015

    • 著者名/発表者名
      Nakamura M, Yanagisawa T, Okamura Y, Fukuma R, Hirata M, Araki T, Kamitani Y, Yorifuji S
    • 雑誌名

      Frontires in Human Neuroscience

      巻: 9:609 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fnhum.2015.00609

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Decode of the brainーヒトの脳を読む新しいアプローチ2015

    • 著者名/発表者名
      神谷之康
    • 雑誌名

      細胞工学

      巻: 34 ページ: 634-637

  • [雑誌論文] 脳信号で機械を操作するためのブレインマシンインターフェイス2015

    • 著者名/発表者名
      柳澤琢史
    • 雑誌名

      細胞工学

      巻: 34 ページ: 669-674

  • [学会発表] 皮質脳波BMIによるロボット制御と重症麻痺患者への適用2016

    • 著者名/発表者名
      柳澤琢史
    • 学会等名
      システム視覚科学研究センターシンポジウム「脳科学の応用展開」
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパスロー ム記念館(草津
    • 年月日
      2016-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] 視覚的夢内容のブレイン・デコーディング2016

    • 著者名/発表者名
      堀川友慈
    • 学会等名
      第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス 船井哲良記念講堂(京都府)
    • 年月日
      2016-03-07
    • 招待講演
  • [学会発表] Brain decoding of visual dream contents2016

    • 著者名/発表者名
      Horikawa T
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム第16回冬のワークショップ
    • 発表場所
      ルスツリゾート(北海道)
    • 年月日
      2016-01-06 – 2016-01-08
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling of brain activity during natural vision: object and beyond.2015

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto S
    • 学会等名
      International Symposium on Object Vision in Human, Monkey, and Machine
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都)
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Decoding visual experiences: toward a quantitative basis for vision-based BCI2015

    • 著者名/発表者名
      Niahimoto S
    • 学会等名
      Germany-Japan Adaptive BCI Workshop
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Real-Time BMI using ECoG for paralyzed patients2015

    • 著者名/発表者名
      Fukuma R
    • 学会等名
      Germany-Japan Adaptive BCI Workshop
    • 発表場所
      京都大学(京都府)
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-29
    • 招待講演
  • [学会発表] ECoG BMI for paralyzed patients2015

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa T
    • 学会等名
      Melbourne Symposium On Brain Computer Interfaces and Rehabilitation
    • 発表場所
      Melbourne (Australia)
    • 年月日
      2015-10-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脳・数理モデル化の現在と問題点、そして未来予想:実験神経科学の視点から2015

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto S
    • 学会等名
      第25回日本神経回路学会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都)
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-04
    • 招待講演
  • [学会発表] サルの下側頭皮質と前頭前皮質からの皮質脳波を用いた色イメージ情報の解読2015

    • 著者名/発表者名
      谷川 久
    • 学会等名
      第25回日本神経回路学会
    • 発表場所
      電気通信大学(東京都)
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-04
    • 招待講演
  • [学会発表] 映像知覚の脳内表象2015

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto S
    • 学会等名
      映像情報メディア学会年次大会2015
    • 発表場所
      東京理科大学(東京都)
    • 年月日
      2015-08-25 – 2015-08-28
    • 招待講演
  • [学会発表] High-dimensional modeling of human brain activity2015

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto S
    • 学会等名
      RIKEN QBiC Symposium
    • 発表場所
      理化学研究所QBiC(大阪府)
    • 年月日
      2015-08-24 – 2015-08-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Experimental approaches to deciphering perceptual experiences2015

    • 著者名/発表者名
      Nishimoto S
    • 学会等名
      The Initiative for a Synthesis in Studies of Awareness Summer School
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県)
    • 年月日
      2015-08-10
    • 招待講演
  • [学会発表] Development and application of ECoG-BMI for clinical use2015

    • 著者名/発表者名
      Yanagisawa T
    • 学会等名
      MEI summer school 2015
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府)
    • 年月日
      2015-08-04
    • 招待講演
  • [備考] Brainliner: 脳-行動データ時系列データベース

    • URL

      http://brainliner.jp

  • [産業財産権] 視聴素材評価方法、視聴素材評価システム、及びプログラム2016

    • 発明者名
      西本伸志, 西田, 柏岡, 矢野, 前田, 角, 萩原, 茨木
    • 権利者名
      西本伸志, 西田, 柏岡, 矢野, 前田, 角, 萩原, 茨木
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-7307
    • 出願年月日
      2016-01-18
  • [産業財産権] 素材評価方法、及び素材評価装置2016

    • 発明者名
      西本伸志, 西田知史, 柏岡秀紀
    • 権利者名
      西本伸志, 西田知史, 柏岡秀紀
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-7314
    • 出願年月日
      2016-01-18
  • [産業財産権] Cross-frequency couplingによるてんかん発作検2016

    • 発明者名
      貴島晴彦、吉峰俊樹、柳澤琢史、枝川光太朗、福間良平
    • 権利者名
      貴島晴彦、吉峰俊樹、柳澤琢史、枝川光太朗、福間良平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-8301
    • 出願年月日
      2016-01-19

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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