2012 Fiscal Year Annual Research Report
神経ダイナミクスから社会的相互作用に至る過程の理解と構築による構成的発達科学
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24000012
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
浅田 稔 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60151031)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻野 正樹 関西大学, 総合情報学部, 准教授 (00397639)
細田 耕 大阪大学, 情報科学研究科, 教授 (10252610)
内藤 栄一 独立行政法人情報通信研究機構, その他部局等, 研究マネージャー (10283293)
平田 雅之 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任准教授 (30372626)
成岡 健一 大阪大学, 情報科学研究科, 特任研究員 (30588356)
森 裕紀 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80610849)
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| Project Period (FY) |
2012-05-29 – 2017-03-31
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| Keywords | 大規模詳細脳神経系モデリング / 胎児・新生児シミュレーション / 脳磁図(MEG)Hyperscanning / 身体的自己意識 / 母子相互作用 / 随伴性 / 発話ロボット / 乳幼児酷似ロボット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳発達シミュレーショングループでは，基本単位としてのスパイキングニューロンモデルを用いたCPG モデルを提案し，胎児シミュレータで動作させる事に成功した．このモデルは簡易的な筋骨格モデルを用いた解析で，ヒト乳児のGeneral Movements に類似した運動を生成する事を非線形予測法により確認した．
脳機能イメージンググループでは，金沢にあるMEG2 台同時計測環境を構築した．
行動計測・心理実験グループでは，自他認知及びミラーニューロンシステム(MNS)の初期発達モデルとして，乳幼児期の視覚未発達が自己／非自己未分化な状態から，分化，さらには自他認知へと繋がるモデルを提案し，実ロボットを用いて実験した．また，京都大学との共同研究で，親子間の相互作用における各種行動の相手への影響の与え方に対する定量的計測を実施し，発達的な変化の兆候が得られること，また乳幼児の発達に伴う母親の行動変化に関しても示唆を与えるデータを確認した．
ロボットプラットフォーム開発グループfMRI 内で使用可能なマスタ・スレーブハンドを開発するため，複数の樹脂を扱うことが可能な3 次元プリンタを購入した．当該プリンタを用い，空気圧人工筋によって駆動され，手部に装着する多自由度マスタ・ハンドを試作し，その制御方法を提案，使用感などについて実験的に調べた．また，親子間相互作用の実験プラットフォームとして開発してきた幼児ロボットAffetto の上半身の再設計により，空気圧による柔軟かつ俊敏な運動が可能でより物理的な相互作用に適したものにした．さらに，リアルな音声コミュニケーションをAffettoに実装すべく乳幼児様発声器官の設計に入った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度は，グループ間で凹凸があるものの，全体として，概ね順調に進んでいる．
脳発達シミュレーショングループでの，ヒト乳児のGeneral Movements に類似した運動を生成する事を非線形予測法により確認したことは，今後大規模詳細神経系発達シミュレーションを行う上で重要な成果と考えられる．
fMRIイメージンググループでは，雇用を予定していた研究員の専門性が高く，当該年度の雇用が叶わなかった．また，研究実施場所の移動(引っ越し)などにより，環境整備が若干遅れた．また，脳波計測グループ(医学系研究科)では，脳波計測装置を本研究費にて1 台購入して，既存装置とあわせた2 台同時計測による脳-脳インタラクション解明の環境を構築した．金沢にあるMEG2 台同時計測は，世界初の試みであり，これからの成果が期待される．
行動計測・心理実験グループでは，ミラーニューロンシステムの初期発達モデルを考案し，ロボットを使った実験を通じて検証した．ただし，現状モデルの精度が粗く，精緻化が望まれる．また．親子間相互作用の発達過程のモデル化は，従来の定性的な現象記述の限界を打破する試みとして評価できる．
ロボットプラットフォームグループで開発されたfMRI内で使用可能なマスタ・スレーブハンドのプロトタイプは，十分利用可能なものであり，今後，実際のイメージング実験で利用する際のパラダイムを考案中である．また，幼児ロボットAffettoの上半身の再設計により，人間との相互作用が可能となり，今後のフィールド実験の準備が完了した．
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| Strategy for Future Research Activity |
理論・シミュレーショングループは，詳細大規模な脳神経系モデル開発のため、環境とのインターフェースとしての触覚細胞のスパイクニューロンモデルの実装と検証する。また、親子間相互作用等の解析のために、既存の因果関係解析手法とクラスタリング手法を組み合わせた手法を開発する。
fMRIグループでは、24年度補充できなかった特任講師の雇用し、子供(小学生)のMRI脳活動計測という特殊な研究環境の立ち上げと整備に尽力する．MEGグループでは、2台の脳磁計による脳機能同時計測装置を開発し、評価する。その成果を英文学術誌に掲載する。脳波イメージンググループでは、特任研究スタッフの雇用、ならびに親子間相互作用同時計測環境を整備する．
行動心理グループでは、感覚―運動経験を通した随伴性の学習、目標指向動作の学習、他者運動の理解等の研究を通じて、乳幼児の発達メカニズムのそれぞれモデルを構築し、その有効性を検証する。また、運動同調による母子間の間主観（共感）メカニズム構築を目指して，オキシトシン作用系についての仮説提起、リズム相互作用ロボット実験システムの開発、計算モデル化等を計画する。
ロボットプラットフォームグループでは、写実柔軟子供ロボットの上半身動作制御し、人との相互作用性能評価実験を開始する。イメージング研究に利用可能かつ、実時間相互作用可能なハプティックデバイスの基本設計を行う。また、ヒトの乳児様発声可能な舌駆動機構の小型化による乳児様発話ロボット""Lingua""を開発する。
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[Journal Article] Differential responses of primary auditory cortex in autistic spectrum disorder with auditory hypersensitivity2012
Author(s)
Junko Matsuzaki, Kuriko Kagitani-Shimono, Tetsu Goto, Wakako Sanefuji, Tomoka Yamamoto, Saeko Sakai, Hiroyuki Uchida, Masayuki Hirata, Ikuko Mohri, Shiro Yorifuji, and Masako Taniike
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Journal Title
Neuroreport
Volume: 23(2)
Pages: 113-118
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Publication criteria for evoked magnetic fields of the human brain: A proposal2012
Author(s)
Isamu Ozaki, Hideaki Shiraishi, Kyousuke Kameda, Shigeki Kameyama, Naohiro Tsuyuguchi, Masato Yumoto, Yutaka Watanabe, Masayuki Hirata, Ryouhei Ishii, Yoshinobu Iguchi, Tomoaki Kimura, Ryosuke Takino, and Isao Hashimoto
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Journal Title
Clinical Neurophysiology
Volume: 123(11)
Pages: 2116-2121
DOI
Peer Reviewed
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