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2019 年度 実績報告書

認知課題訓練効果の汎化と自動車運転能力向上の脳活動データにもとづく予測

研究課題

研究課題/領域番号 17H01758
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

岩木 直  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 副研究部門長 (70356525)

研究分担者 梅村 浩之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究チーム長 (10356587)
熊田 孝恒  京都大学, 情報学研究科, 教授 (70221942)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード空間的イメージ操作 / 認知課題トレーニング / fMRI / 背側視覚系 / 腹側視覚系 / 前頭前野
研究実績の概要

本研究の目的は,空間的イメージの仮想的操作のパフォーマンスが訓練により向上する神経メカニズムを,非侵襲脳機能計測技術を用いて計測・解析するとともに,その訓練効果がどのような機序で直接訓練されていない認知機能に及び,さらに日常生活中に空間的イメージ操作が必要とされる場面での行動能力に波及するのかを予測することが可能な認知神経学的モデルを構築することである.
上記の目的に向けて,今年度は,空間的イメージ操作課題の訓練効果について,2週間程度のタブレットアプリを用いた訓練の結果生じる脳神経活動の変化を検出するためのfMRIを用いた脳活動計測と課題パフォーマンスの計測を行った.この結果,認知課題訓練実施前に比べて,(a) トレーニング後に,空間処理を担う背側視覚系(dorsal visual system)とくにPOJ (Parieto-occipital junction), SPL(Superior-parietal lobule), IPL(Inferior parietal lobule)の活動が有意に増加すること,(b) トレーニング後に,物体の形などの処理を担う腹側視覚系(ventral visual system)と前頭前野(MFG: middle frontal gyrus, IFG: inferior frontal gyrus)で活動が有意に減少することを示唆する結果を得た.
これらの結果は,空間的イメージの仮想的操作に直接かかわる視空間処理を担う脳部位(背側視覚系)の活動がトレーニングにより増大する一方で,空間的イメージの仮想的操作に直接関係しない実行機能やオブジェクト視覚処理の活動の必要度が低くなり,それらを担う脳活動が減少したものと考察される.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ感染症の拡大により,ヒトを対象とした実験ができる期間が限定され,その期間内に2週間程度の認知課題トレーニングを含む長期間の実験実施を予定通り進めすことをが難しく,予定に遅れが生じている.

今後の研究の推進方策

現在推進中の2020度計画で,高齢者に対する日常的な空間認知処理課題トレーニングの効果と,その前後の脳活動の変化を明らかにする実験を実施中である.トレーニング前後で脳活動が顕著に変化する部位を特定し,個人特性が及ぼす影響を評価する.
人を対象とした実験の安全を確保するための感染症対策と,実験の進捗を両立させるため,
実験実施可能な時機に集中してデータ取得を進めるなどスケジュール上の調整に配慮する.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Mental rotation ability and spontaneous brain activity: a magnetoencephalography study2020

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Kazuo, Aoki Takaaki, Inagawa Michiyo, Tobinaga Yoshikazu, Iwaki Sunao
    • 雑誌名

      NeuroReport

      巻: 31 ページ: 999~1005

    • DOI

      10.1097/WNR.0000000000001511

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correspondence between effective connections in the stop-signal task and microstructural correlations2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang F., Iwaki S
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 14 ページ: 249

    • DOI

      10.3389/fnhum.2020.00279

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Activation of prefrontal cortex in process of oral and finger shape discrimination: fNIRS study2020

    • 著者名/発表者名
      Narita N., Kamiya K., Iwaki S., Ishii T., Endo H., Shimosaka M., Uchida T., Kantake I., Shibutani K
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 15 ページ: 588595

    • DOI

      10.1016/j.visres.2020.10.001

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Visual attention of young and older drivers in takeover tasks of highly automated driving2020

    • 著者名/発表者名
      Peng Q., Iwaki S.
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science (Proceedings of the 22nd HCI International Conference, HCII 2020)

      巻: 12207 ページ: 210-221

    • DOI

      10.1007/978-3-030-50252-2_16

    • 査読あり
  • [学会発表] 自動車運転のヒューマンファクターと脳活動計測2020

    • 著者名/発表者名
      岩木直
    • 学会等名
      フレキシブルエネルギーデバイスコンソーシアム2019年度第5回講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Changes in brain cognitive processing by mental rotation training: preliminary fMRI experiment2020

    • 著者名/発表者名
      Oshiyama C., Miwa Y., Yausmuro S., Nishimura T., Iwaki S.
    • 学会等名
      32th Association for psychological science Annual Convention
    • 国際学会
  • [学会発表] The lateralization of mirror neurons in the inferior frontal gyrus during motion observation and execution2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang F., Iwaki S.
    • 学会等名
      49th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] hanges in spontaneous brain activities during perception of 3-D object shape from motion2019

    • 著者名/発表者名
      Iwaki S.
    • 学会等名
      49th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 国際学会
  • [学会発表] Parietal gamma-band activity during mental rotation task reflects individual performance in vehicle driving2019

    • 著者名/発表者名
      Iwaki S.
    • 学会等名
      42nd edition of the European Conference on Visual Perception
    • 国際学会
  • [学会発表] Common neural network for different functions: an investigation of proactive and reactive inhibition2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang F., Iwaki S.
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 国際学会
  • [学会発表] 視空間処理脳活動と認知パフォーマンスの相関関係2019

    • 著者名/発表者名
      岩木直
    • 学会等名
      第34回日本生体磁気学会大会
  • [学会発表] 非侵襲脳機能計測で明らかになる高次視覚機能ネットワーク2019

    • 著者名/発表者名
      岩木直
    • 学会等名
      第29回日本顎変形症学会総会・学術大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Common neural network for different functions: an investigation of proactive and reactive inhibition using fMRI and DTI2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang F., Iwaki S.
    • 学会等名
      2019 Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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