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2020 年度 実施状況報告書

グラフ理論と自然言語処理技術を用いた統合失調症の脳内単語ネットワーク解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K21567
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

高橋 英彦  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 教授 (60415429)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
キーワード統合失調症 / グラフ理論
研究実績の概要

対象は統合失調症患者で、臨床・心理データに加え、脳MRIを取得した。被験者に自然動画刺激を提示し、全脳活動を3TのfMRIによって記録した。動画に含まる単語のラベル時系列(入力データ)と脳活動(出力データ)から、重み係数を求める。この過程で、単語をベクトルに変換する自然言語処理技術Word2Vecを用いた。1単語を1000次元のベクトルに変換した。次に300個の単語のベクトルを並べた300語×1000次元の行列を用意し、上記で求めた重みづけ行列を乗じることで、300語×脳内のボクセルの数の脳内単語ベクトル行列を求めた。各行の脳内単語ベクトルの任意の2語の組み合わせの類似度を表した行列を得た。この行列から、ある類似度の閾値で0か1にbinarizeして隣接行列を作成し、グラフ理論による脳内の単語表象のネットワーク解析を行った。機能分離(cluster coefficient)、機能統合(characteristic path length)、情報伝達効率(small worldness)といったネットワークの指標を健常者、統合失調症のそれぞれの群で算出した。

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

グラフ理論による脳内の単語表象のネットワーク解析を行った。機能分離(cluster coefficient)、機能統合(characteristic path length)、情報伝達効率(small worldness)といったネットワークの指標を健常者、統合失調症のそれぞれの群で算出できたことは、予定通りの進捗である。

今後の研究の推進方策

機能分離(cluster coefficient)、機能統合(characteristic path length)、情報伝達効率(small worldness)といったネットワークの指標を健常者、統合失調症のそれぞれの群で算出したが、今後は群間差の検定、症状との関連を検討し、論文作成、投稿、受理までを年度内に目指したい。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍で旅費や謝金に計上していた部分が予定通りに執行できなかったが、次年度、データ解析機器、学会発表、論文掲載料、人件費等に使用する予定である。
物品費2464572円、旅費600000円、人件費・謝金1200000円、その他600000円

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins University/UCLA(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Johns Hopkins University/UCLA
  • [国際共同研究] University Medical Center Utrecht(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University Medical Center Utrecht
  • [国際共同研究] University of Hong Kong(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      University of Hong Kong
  • [雑誌論文] Cognition and interpersonal coordination of patients with schizophrenia who have sports habits2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Keisuke、Yoshihara Yujiro、Matsumoto Yukiko、Tose Keima、Takeuchi Hideaki、Isobe Masanori、Mizuta Hiroto、Maniwa Daisuke、Okamura Takehiko、Murai Toshiya、Kawahara Yoshinobu、Takahashi Hidehiko
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 ページ: e0241863

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0241863

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Atypical spatial frequency dependence of visual metacognition among schizophrenia patients2020

    • 著者名/発表者名
      Koizumi Ai、Hori Tomoki、Maniscalco Brian、Hayase Makoto、Mishima Ryou、Kawashima Takahiko、Miyata Jun、Aso Toshihiko、Lau Hakwan、Takahashi Hidehiko、Amano Kaoru
    • 雑誌名

      NeuroImage: Clinical

      巻: 27 ページ: 102296~102296

    • DOI

      10.1016/j.nicl.2020.102296

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Overlapping but Asymmetrical Relationships Between Schizophrenia and Autism Revealed by Brain Connectivity2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshihara Yujiro、et al、Takahashi Hidehiko
    • 雑誌名

      Schizophrenia Bulletin

      巻: 46 ページ: 1210~1218

    • DOI

      10.1093/schbul/sbaa021

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Interface between AI and schizophrenia research2020

    • 著者名/発表者名
      Hidehiko Takahashi
    • 学会等名
      日本神経科学会
    • 招待講演
  • [学会発表] Interface between AI and schizophrenia research2020

    • 著者名/発表者名
      Hidehiko Takahashi
    • 学会等名
      International Symposium on Artificial Intelligence and Brain Science
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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