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2018 年度 実績報告書

脳機能データ解析における内因性および外因性信号の定量化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18F18706
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

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)

研究分担者 COHEN DROR  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, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2018-07-25 – 2020-03-31
キーワード大脳皮質 / FMRI / エンコーディングモデル / 自然知覚 / 機能的結合
研究実績の概要

2018年度においては、自然視聴覚刺激下における内因性および外因性信号の定量的解析のため、機能的磁気共鳴画像法(functional MRI; Siemens 3T MAGNETOM Vida)を用いて多様な動画を見ている際のヒト被験者の全脳活動記録実験を行った。また動画実験とは別に取得した脳構造データ及び機能データを元に、被験者ごとに解剖学的および機能的な各種脳領域の同定を行った。各領域内のボクセル(fMRI計測の空間単位)について視聴覚特徴、自己回帰(機能的結合)モデル等を用いた脳活動の予測モデル(エンコーディングモデル)構築を行い、動画の性質等に応じて予測モデルの担う情報表現がどのように異なるかを定量的に解析した。多ボクセル・多次元特徴データについて解析を行うため、予測モデル構築の際にはL2正則化付き線形回帰等を用いた。
上記の実験および解析の結果、上記のモデル構築を主軸とした解析の枠組みにおいて認知的な状態に依存した内因性および外因性と推定される脳活動信号の切り分けが一定精度で可能であるとの予備的な知見を得た。また上記の信号の切り分けは、後頭部・視覚関連領野を含む皮質上の広い領域で観察することが出来た。これらの結果は、内因性および外因性信号が、実験時に直接刺激を与えている視覚関連領野だけでなく、連合野等も含むより高次の脳領域についても影響を及ぼしていることを示唆する。本研究の成果は2019年度中に国際学会において発表の予定である。

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

当初の予定通り予備実験と解析を行い、有望な知見を得ることが出来ているため。

今後の研究の推進方策

昨年度に引き続きヒト被験者を対象とした脳活動記録(fMRI)実験を行う。多様な認知状態下における解析手法の一般性を検証するため、様々なタスク条件下における実験を試みる。論文出版に向けて十分な数の実験・データ取得を行い、引き続き解析および解析手法の検証を進める。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2019 2018

すべて 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [学会発表] 脳情報表現の定量とブレイン・マシン・インターフェース2019

    • 著者名/発表者名
      西本伸志
    • 学会等名
      第21回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Decoding of functional information in the brain: Neuroscience + AI2018

    • 著者名/発表者名
      Shinji Nishimoto
    • 学会等名
      UK-Japan AI Academic Workshop
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 脳を読み解く:情報・イメージ・言葉2018

    • 著者名/発表者名
      西本伸志
    • 学会等名
      第26回脳の世紀シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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