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2020 年度 実施状況報告書

VRを用いた人における探索行動パターンの定量化と認知機能の予測手法開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K18140
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

阿部 真人  国立研究開発法人理化学研究所, 革新知能統合研究センター, 特別研究員 (60758027)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード探索行動 / レヴィウォーク / 臨界現象 / 非線形ダイナミクス / Zipf則 / 活動量データ
研究実績の概要

人間の行動におけるスケーリング則を解析し、認知機能との関係を明らかにすることで、行動パターンのプロセス解明と認知機能低下の予測および予防手法の開発を目指している。2020年度は、主に4つの課題に取り組んだ。1つ目は、高齢者の会話における単語使用の大規模データを取得し、その単語の頻度のスケーリング則を解析した。その結果、スケーリング指数と認知機能との関連性を発見した。これにより認知機能を会話データから予測する手法の開発につながることが予想される。この結果を論文にまとめ、PLOS ONEにて発表した。2つ目は、探索行動パターンを作る脳の数理モデルを開発し、普遍的にみられるスケーリング則であるレヴィウォークのパターンが非線形ダイナミクスにおける臨界状態から創発することを明らかにし、さらに認知機能の柔軟性といった機能的意義をもつことを示した。この結果を論文にまとめ、PNASにて発表した。3つ目は、英国の大規模データバンクであるUKBiobankのデータを用い、加速度計から得られた活動時系列データにみられるスケーリング則を解析し、認知機能との関連性を明らかにした。現在、その結果をまとめて論文執筆中である。4つ目は3D仮想空間を構築するソフトUnityを用い、バーチャルリアリティ空間内で人がどのように移動するかを調べるための実験を構築した。実験を行い、人の探索行動に見られるスケーリング則について解析した。その結果、自発的な行動としてレヴィウォークのパターンが現れることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の研究計画では、空間内の探索行動だけに限定していたが、脳内での単語の探索といった非空間における探索行動も絡めて発展させることができたこと、さらに探索行動に関して理論的な視点からも重要な発見ができたこと、そしてそれらを論文として出版できたため。

今後の研究の推進方策

バーチャルリアリティ実験の被験者数を増やして本実験を行い、移動データを解析し、論文を執筆する。また脳のメカニズムを探るため、同時にfMRIを用いた脳画像解析も計画している。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナの蔓延により、予定していた国際会議や国内会議に参加する旅費がかからなかったため。今後、会議もハイブリッド形式が増えるので、旅費として用いる予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Scaling laws in natural conversations among elderly people2021

    • 著者名/発表者名
      Abe Masato S., Otake-Matsuura Mihoko
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 16 ページ: e0246884

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0246884

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional advantages of Levy walks emerging near a critical point2020

    • 著者名/発表者名
      Abe Masato S.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 117 ページ: 24336~24344

    • DOI

      10.1073/pnas.2001548117

    • 査読あり
  • [学会発表] Functional advantages of Levy walks emerging as critical phenomena2021

    • 著者名/発表者名
      Masato S. Abe
    • 学会等名
      日本生態学会
  • [学会発表] 臨界点付近でみられるLevy walkの機能的利点2020

    • 著者名/発表者名
      阿部真人
    • 学会等名
      日本数理生物学会
  • [備考] 生物のレヴィウォークにおける情報処理上の利点を発見 -臨界現象から生じる行動パターン-

    • URL

      https://www.riken.jp/press/2020/20200917_1/index.html

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公開日: 2021-12-27  

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