身体知覚の時空間的適応性の神経機序

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25242058
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 宮崎 真 山口大学, 時間学研究所, 教授 (30392202)
• 研究分担者: 竹内 成生 上武大学, ビジネス情報学部, 准教授 (10329162) ; 関口 浩文 上武大学, ビジネス情報学部, 准教授 (20392201) ; 荒牧 勇 中京大学, スポーツ科学部, 准教授 (40414023) ; 中澤 公孝 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (90360677)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 体性感覚 / 時間順序判断 / 知覚適応 / ベイズ推定 / 機能的磁気共鳴画像 / 事象関連電位 / 経頭蓋磁気刺激 / パタンランダムネス残効

研究実績の概要

機能的磁気共鳴画像 (fMRI) および脳波 (EEG) によって測定した体性感覚の時間順序判断中の脳活動データ　(Miyazaki, Kadota, Matsuzaki, Takeuchi, Sekiguchi, Kochiyama. 2012, Soc Neurosci; Takeuchi, Sekiguchi, Matsuzaki, Miyazaki. 2013, JPFSM) の解析を進め，ベイズ推定 (確率論的最適化) の 関連脳部位候補とそれらの活動時間帯を特定した (宮崎, 竹内，松崎，関口. 2014, 信学技報). この結果に基づき，経頭蓋磁気刺激 (TMS) による 阻害実験を行った (N =8)．その結果，右の背側運動前野 (PMd) にTMSした場合に，事前経験への過剰適応が生じた．
心理物理学的測定では，確率論的最適化のために必要となる不確定性の知覚機序を探究するなかで，2次元パタンの乱雑さの知覚に順応 (パタンランダムネス残効) が生じることを発見した (Yamada, Kawabe, Miyazaki. 2013 Sci Rep)．さらに，パタンランダムネス残効が方位依存性を有する一方で，輝度極性の影響は受けないことを明らかにし，従来の生理学的データと理論モデルに基づき，外側後頭複合体がパタンの乱雑さの処理に関与しているという仮説も得た．

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

神経生理学的測定では，本研究計画の軸の一つである身体時間知覚の確率論的最適化に関与する脳部位の特定に向けて大きな進展が得られたのに加えて，心理物理学的測定では，パタンランダムネス残効という新たな現象を発見するという当初計画を越える成果も得られたため．

今後の研究の推進方策

fMRIによる研究では，体性感覚刺激以外のモダリティを用いた課題を用いた測定も行い，ベイズ推定の関連脳部位候補の広汎性の検証を進める．また，DARTEL等の新たな解析法の導入による関連脳部位候補の検出精度の向上を試みる． TMSによる研究では，これまでに得てきた身体時間知覚の最適化に関するデータの拡充と理論モデルの応用を進める． EEGによる研究では，これまでに得てきたデータの更なる精査を中心に進める．
加えて，本研究の指針となる心理物理学的知見の拡充，および神経生理学的測定中に被験者が行う課題の開発・洗練化を進める．特にfMRIおよびTMSよる研究における関連脳活動の検出精度の向上と仮説検証の堅牢化を目的とした心理物理学的課題のカスタマイズ作業を進める．また，心理物理学的研究の推進にあたっては，事前の計画や既存の現象のみにとらわれることなく探索的手法も採用し，新たな現象の発見も目指す．

研究成果

• [雑誌論文] 身体知覚の時空間的適応性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎真, 竹内成生, 松崎梢, 関口浩文
  • 雑誌名: 信学技報 (招待論文) 巻: NC2013-71(2014-01) ページ: 25-30
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Orientation processing underlies pattern randomness perception (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Kawabe T, Miyazaki M
  • 雑誌名: The Japanese Journal of Psychonomic Science (日本基礎心理学会第31回大会優秀発表賞論文) 巻: 32(1) ページ: 127-128
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pattern randomness aftereffect (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamada Y, Kawabe T, Miyazaki M
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 3 ページ: 2906 (1-8)
  • DOI: 10.1038/srep02906
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probabilistic optimization in the human perceptuo-motor system (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi S, Sekiguchi H, Matsuzaki K S, Miyazaki M
  • 雑誌名: Journal of Physical Fitness and Sports Medicine (招待論文) 巻: 2(3) ページ: 287-294
  • DOI: 10.7600/jpfsm.2.287
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 身体知覚の時空間的適応性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎真
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会『ニューロコンピューティングの実装および人間科学のための解析・モデル化』(電子情報通信学会)
  • 発表場所: 九州工業大学若松キャンパス (北九州市)
  • 年月日: 2014-01-20 – 2014-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] 認知課題時の経頭蓋磁気刺激が脳波とパフォーマンスに与える影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹内 成生，関口浩文，河野豊，宮崎真
  • 学会等名: 第43回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 発表場所: ザ クラウンパレス新阪急高知 (高知市)
  • 年月日: 2013-11-07 – 2013-11-09
• [備考] Nature Japan 注目の論文「パターンの乱雑さの残効」
  • URL: http://www.natureasia.com/ja-jp/srep/abstracts/49489
• [備考] 乱雑さ見分ける脳の仕組み発見 山口大、人工知能応用も (共同通信)
  • URL: http://www.47news.jp/CN/201310/CN2013101101002104.html
• [備考] 「整然」と「乱雑」区別する脳の仕組み解明 山口大 (日本経済新聞)
  • URL: http://www.nikkei.com/article/DGXNASDG1105F_R11C13A0CR8000/
• [備考] 山大の時間学研究所、世界初 乱雑さ見分ける脳の仕組み解明 (山口新聞)
  • URL: http://www.minato-yamaguchi.co.jp/yama/news/digest/2013/1012/6.html
• [備考] (新華社通信による配信)
  • URL: http://japan.xinhuanet.com/jpnews/2013-10/12/c_132792414.htm