| 研究課題/領域番号 |
17K00385
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| 研究機関 | 東北学院大学 |
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研究代表者 |
加藤 和夫 東北学院大学, 工学部, 教授 (60416609)
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| 研究分担者 |
黒木 友裕 株式会社竹中工務店 技術研究所, その他部局等, その他 (70537414)
門倉 博之 東北学院大学, 工学部, 講師 (50805497)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 空間周波数 / 潜在的連合タスク / 脳波リズム変動 / 視線応答 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，空間周波数特性が，観察者の大脳神経活動や視線応答に基づいた行動生理指標へどのような影響を与えるかを明らかにすることを目的としている．3年間の研究実施期間(平成29年～31年度)における1年目(平成29年度)として，以下の研究成果が得られた．
まず，高空間周波数，および低空間周波数を有する画像を作成し，これらの画像をターゲットとし，「良い/悪い」の特性語との連合を測る潜在的連合タスクを構築した．次に，5名の被験者を対象にタスクを実施し，反応時間に基づく心的活動評価と脳波リズム変動に基づく大脳神経活動の評価を行った．その結果，心的活動の評価指標となるIAT得点より，4名の被験者は「高空間周波数-良い」の連合が強い，また1名は逆に「低空間周波数-良い」の連合強いといった潜在的意識に個人差が観測された．一方，連合の強弱毎に選択的に脳波データを処理した結果，α波帯域(8-13 Hz)において画像呈示から約500 ms前後において，全被験者に共通して連合の強弱により脳波パワーに差異が見られた．これより，空間周波数特性が大脳神経活動に与える影響についての基礎的知見が得られた．
また，空間周波数特性を有する画像に対する視線応答の評価を計画より前倒しで行った．画像輝度の空間的な周波数スペクトルの回帰直線の傾きで特徴づけられた空間周波数特性値βを有するターゲット画像を作成した．これを異なるβ値を有する横6×縦5箇所の背景領域の1か所に挿入した．被験者には背景に挿入したターゲット画像の位置を探索するように指示し，その際の視線応答を測定した．機械学習を用い視線データを解析し，口頭での回答と比較しながら無意識下の視線探索の可否について検討を行った．その結果，視線応答を解析することにより，空間周波数特性が視覚探索といった行動へ与える影響を評価できる可能性が示唆された．
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| 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
交付申請書に記載した平成29年度の研究実施計画をほぼ実施できたため，順調に進展していると判断できる．
具体的には，計画の第1項目にある「任意の空間周波数を有する抽象的な模擬画像に作成」については，潜在的連合テストを用いて空間周波数が潜在的に心的活動，および大脳神経活動に与える影響を明らかにするといった目的に鑑み，格子状模様を高密度，および低密度に配置した画像，すなわち高空間周波数，および低空間周波数を有する模擬画像を各5個作成することができ，進捗が見られた．
また，第2項目にある「IATタスクの実施による空間周波数特性に対する心的活動の評価」についても，第1項目で作成した模擬画像を用い，直ちにタスクの構築に取り掛かることができ，続いてこのタスクを用いて5名の被験者を対象に反応時間測定に基づく心的活動の評価を行うことができた．さらに，平成30年度の計画である潜在的連合タスクを用いた脳波測定の一部についても，計画を前倒して予備的に実施することができた．
加えて，平成31年度の計画である「空間周波数特性を有する模擬画像に対する視線応答の評価」についても，実施計画に沿って，画像の作成や視線測定，およびディープラーニングといった機械学習の手法を取り入れたデータ解析を前倒しで実施することができた．
以上の研究成果は，平成29年度に開催された国内学会で発表済み，または平成30年度に開催される国際学会で発表予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成29年度の進捗状況より，研究はおおむね順調に進展しているので，今後も交付申請書に記載した研究計画に沿って研究を推進する予定である．本研究は，空間周波数特性が，観察者の大脳神経活動や視線応答に基づいた行動生理指標へどのような影響を与えるかを明らかにすることを目的としており，今後は平成29年度の研究の進捗状況に基づき，以下のように推進する予定である．
大脳神経活動の評価については，平成29年度の進捗状況に基づき，潜在的連合タスクの被験者を10名程度以上に増やし，IAT得点に基づく心的活動の評価と脳波測定に基づく大脳神経活動の評価を行う予定である．特に，被験者を増やすことにより，測定データの統計的な処理を行うことで実験結果の精度を高める予定である．また脳波信号に基づき大脳神経活動を同定する信号源推定を行うことで，空間周波数に対する潜在的意識に関わる高次脳機能部位の同定を行う予定である．
また，視線応答を用いた評価についても，平成29年度から前倒しで研究計画の一部を実施できたため，継続して平成30年度も実施する予定である．具体的には，空間周波数に対する視覚探索課題を実施し，その際の視線応答の測定，および機械学習を用いたデータ解析を行う予定である．これにより，口頭回答に基づく主観的な探索活動と視線応答データの評価に基づく探索活動の結果の比較を行い，空間周波数特性に対する無意識的な探索の存在の有無について評価・検討を行う予定である．そのために，特にディープニューラルネットワークといった機械学習の手法の最適化を図り，無意識的探索に対する精度向上に注力する予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定をしていた脳波電極とソフトウエアの購入，国内学会，国際学会の参加を，平成29年度は，研究の進捗に合わせて適宜取り止めたため，次年度使用額が生じた．これら物品の購入や学会への参加については，次年度以降研究の進展に応じて予算の実施を予定している．
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