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2020 年度 実施状況報告書

触覚感知脳内モデルの構築と知能ロボットハンドへの適用に関する国際共同研究

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0099
研究機関岡山大学

研究代表者

呉 景龍  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 教授 (30294648)

研究分担者 田中 高志  岡山大学, 大学病院, 助教 (10745368)
高橋 智  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 准教授 (20236277)
金澤 右  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (20243511)
呉 瓊  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 客員研究員 (40762935)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2025-03-31
キーワード触覚認知脳機能 / somatosensory cortex / dot-surface matching / tactile stimulus / temporal structure
研究実績の概要

医療福祉機器の製作や高質感製品の創出では、手触りだけで形状・質感を知覚できるロボットハンド技術が21世紀の高齢化社会と製品の高品質化に強く求められている。しかし、手による医療福祉行為や触覚品質の評価は医者・職人の経験や主観的手触り感覚の判断に頼っているのが現状で、形状・質感を知覚できるロボットハンド技術はまだ確立されていない。 本研究では,分担者らが米国、中国などの研究機関との共同研究で得た触覚脳機能と知能ロボットの成果を発展させて、触覚感知脳内モデルを構築して形状・質感を知覚できる知能ロボットハンドに適用する。
今年度では,これまで得た触覚認知脳機能に関する知見と応用成果を発展させて、製作した高空間分解能と高精度の触覚実験装置を用いて、認知心理学、EEG実験およびfMRI実験を行い、形状・質感を知覚できるモデルを研究し、形状・質感を知覚できるロボットハンドについて調査研究した。さらに、若手研究者も参画して触覚感知脳内モデルの構築と知能ロボットハンドへの適用に関する国際的な研究ネットワークと新学際領域の形成に取り組んでいる。
これらの研究成果は雑誌論文13 件(Frontiers 3件, Attention, Perception & Psychophysics 2件, Hum Brain Mapping 1件, Brain and Behavior 1件, Perception 1件, I-perception 1件, International Journal of Psychophysiology 1件, Journal of Visualized Experiments 1件, Brain Structure and Function 1件, Journal of Cognitive Psychology 1件)に掲載され、学会発表8件で発表された。

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

今までの研究活動は予定通り進行され,具体的に下記のような研究成果が得られた。これまで得た触覚認知脳機能に関する知見と応用成果を発展させて、製作した高空間分解能と高精度の触覚実験装置を用いて、認知心理学、EEG実験およびfMRI実験を行い、形状・質感を知覚できるモデルを研究し、形状・質感を知覚できるロボットハンドについて調査研究した。さらに、若手研究者も参画して触覚感知脳内モデルの構築と知能ロボットハンドへの適用に関する国際的な研究ネットワークと新学際領域の形成に取り組んでいる。研究ネットワークと新学際領域形成の成果の以外に、学術研究成果としては雑誌論文13件に掲載され、学会で8件発表された。
以上の理由で、本課題はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

昨年度はコロナの影響で海外渡航ができなくて、オンライン式の国際連携を推進してきた。今後は、米国衛生研究所(NIH)、中国北京理工大学(BIT)、中国科学院深セン先進技術研究院、京都大学などの研究機関との共同研究をさらに推進して、若手研究者も参画して触覚感知脳内モデルの構築と知能ロボットハンドへの適用を目指して、共同研究強化と若手を育成し、国際的な研究ネットワークと新学際領域の形成に努める。
研究課題としては、まず、分担者らはfMRI高磁場環境で触覚感知タスクを提示できる脳機能研究の専用実験装置と脳機能マッピング方法について継続的に国際共同研究を実施する。次は、触覚実験装置を独自に製作する。また、fMRIを用いた触覚脳機能マッピング実験とデータ解析について国際共同研究を行う。
具体的な研究内容としては、まず、分担者らは触覚fMRI実験専用デバイスを用いた時空間ダブル循環方式で刺激して、脳活動信号(fMRI脳画像)を計測する。次に、取得したfMRI脳画像と脳解剖学の知見を統合するアプローチを用いて、手の部位から脳内活動部位への変換過程を解析する。さらに、形状・質感を知覚できるモデルを調査研究する。

次年度使用額が生じた理由

物品費と人件費・謝金が必要のために、この差引額は次年度を使用しています。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Functional heterogeneity in the left lateral posterior parietal cortex during visual and haptic crossmodal dot-surface matching2021

    • 著者名/発表者名
      Jiajia Yang, Yinghua Yu, Hiroaki Shigemasu, Hiroshi Kadota, Kiyoshi Nakahara,Takanori Kochiyama,Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Brain and Behavior

      巻: 11 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1002/brb3.2033

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stimulus Intervals Modulate the Balance of Brain Activity in the Human Primary Somatosensory Cortex: An ERP Study2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Liu, Bo Dong, Jiajia Yang, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu, Qiong Wu1,Ming Zhang
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformmatics

      巻: 14 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3389/fninf.2020.571369

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The categorical relational process mechanism in enactment learning: effects of divided attention and categorical cues2021

    • 著者名/発表者名
      Lijuan Wang,Qingqing Li,Qiong Wu,Satoshi Takahashi &Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Journal of Cognitive Psychology&160;

      巻: 2 ページ: 133-145

    • DOI

      10.1080/20445911.2021.1883032

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Frequency ratio determines discrimination of concentric radial frequency patterns in the peripheral visual field2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Feng, Qiong Wu, Jiajia Yang,Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu, Ming Zhang
    • 雑誌名

      Attention, Perception, & Psychophysics

      巻: 82 ページ: 3993-4006

    • DOI

      10.3758/s13414-020-02001-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Co-stimulation-removed audiovisual semantic integration and modulation of attention: An event-related potential study2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Xia, Qi Lia, Ning Gao, Guangjian Li, Weihong Lin, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      International Journal of Psychophysiology

      巻: 151 ページ: 7-17

    • DOI

      10.3389/fninf.2020.574189

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Eccentricity Effect of Deformation Detection for Radial Frequency Patterns With Their Centers at Fixation Point2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Feng, Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu, Ming Zhang
    • 雑誌名

      Perception

      巻: 49 ページ: 858-881

    • DOI

      10.1177/0301006620936473

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tactile Semiautomatic Passive-Finger Angle Stimulator (TSPAS)2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Wang, Jiajia Yang, Yinghua Yu2, Qiong Wu, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Joumal of Visualized Experiments

      巻: 14 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3791/61218

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterizing the Time &8209; Varying Brain Networks of Audiovisual Integration across Frequency Bands2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Xi, Qi Li, Mengchao Zhang, Lin Liu, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Cognitive Computation

      巻: 12 ページ: 1154-1169

    • DOI

      10.1007/s12559-020-09783-9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Non-invasive Deep Brain Stimulator With Precise Positioning and Real-Time Monitoring of Bioimpedance2020

    • 著者名/発表者名
      Heng Wang,Zhongyan Shi,Weiqian Sun, Jianxu Zhang, Jinglong WU, Guo Gongyao, Yifei XU
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformmatics

      巻: 14 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fninf.2020.574189

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancing Working Memory Based on Mismatch Negativity Neurofeedback in Subjective Cognitive Decline Patients: A Preliminary Study2020

    • 著者名/発表者名
      Guangying Pei, Ruoshui Yang, Zhongyan Shi, Guoxin Guo, Shujie Wang,Miaomiao Liu, Yuxiang Qiu, Jinglong Wu, Ritsu Go, Ying Han and Tianyi Yan
    • 雑誌名

      Frontiers in aging neuroscience

      巻: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fnagi.2020.00263

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hemodynamic response varies across tactile stimuli with different temporal structures2020

    • 著者名/発表者名
      Luyao Wang, Chunlin Li, Duanduan Chen, Xiaoyu Lv, Ritsu Go, Jinglong Wu, Tianyi Yan
    • 雑誌名

      Hum Brain Mapping

      巻: 15 ページ: 587-597

    • DOI

      10.1002/hbm.25243

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Semantic Congruency Modulates the Effect of Attentional Load on the Audiovisual Integration of Animate Images and Sounds2020

    • 著者名/発表者名
      Qingqing Li,Qiong Wu, Yiyang Yu, Fengxia Wu,Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima and Jiajia Yang, jinglong Wu
    • 雑誌名

      I-Perception

      巻: 11 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1177/2041669520981096

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temporal expectation driven by rhythmic cues compared to that driven by symbolic cues provides a more precise attentional focus in time2020

    • 著者名/発表者名
      Zhihan Xu, Yanna Ren, Ting Guo, Aijun Wang, Takanori Nakao, Yoshimichi Ejima, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Jinglong Wu, Qiong Wu, Ming Zhang
    • 雑誌名

      Attention, Perception, & Psychophysics

      巻: 83 ページ: 308-314

    • DOI

      10.3758/s13414-020-02168-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effects of interval-training on tactile raised-angle discrimination2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Wang, Jiajia Yang, Yinghua Yu, Qiong Wu, Huazhi Li, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] The Time Characteristics of Different Facial Expression by An ERP Study2020

    • 著者名/発表者名
      Mengni Zhou, Jiajia Yang, Huazhi Li, Yiyang Yu, Qiong Wu, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Tactile orientation adaptation in human primary somatosensory cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Wang、Yinghua Yu、Hiroto Kume、Yiyang Yu、Yoshimichi Ejima、Jinglong Wu、Jiajia Yang
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] Age-related cognitive gains from visual working memory training2020

    • 著者名/発表者名
      Ting Guo, Yanna Ren, Yinghua Yu, Yiyang Yu, Seongyeol Yun,Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] The influence of visual and haptic bottom-up information on haptic exploration2020

    • 著者名/発表者名
      Huazhi Li, Jiajia Yang, Yinghua Yu, Qiong Wu, Wu Wang, Mengni Zhou, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal Factors for the Flanker Category Effect under Visual Crowding2020

    • 著者名/発表者名
      Yiyang Yu, Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima and Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual Orientation Sequence Task enhances Working Memory in Younger and Older Adults2020

    • 著者名/発表者名
      Ting Guo, Yanna Ren,Yinghua Yu, Yiyang Yu, Seongyeol Yun, Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Research and Development of the Synchronization Device of fMRI Scanning Cycle and External Stimulus Presentation Equipment2020

    • 著者名/発表者名
      Yulong Liu, Jiajia Yang, Qiong Wu, Hongtao Yu, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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