【研究領域課題番号】20H01782 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳 / 視覚 / 意思決定 / 注意 / 知覚 / 知覚的意思決定

【研究成果の概要】

系列的にサンプルされた視覚情報に基づくダイナミックな知覚的意思決定のメカニズムを解明するため，以下の実験的・計算論的研究を実施した．(1) 線分要素の方位の平均と分散が時間的に変動しつつ高速に提示される動的なテクスチャ刺激の平均方位をできるだけ早く回答させる実験をおこない，観察者の意思決定を決定づける各時刻の刺激情報を反応時間にロックした心理物理学的逆相関解析により導出した．その結果，反応の400-500 msにおける，100-200 msの範囲における平均方位が意思決定に最大の寄与をもつことが明らかになった．(2) 前記の実験パラダイムをさらに単純化し，空間一次元の動的輝度ノイズ中に緩やかに提示される輝度バーに対するコントラスト検出課題とし，反応にロックした逆相関解析により動的な意思決定を決定づけるClassificaiton Image(CI)を可視化した．その結果，反応の400-500 msをピークとするbiphasicな時空間プロファイルをもつCIが導出された．ただし，CIのプロファイルは反応時間に依存して複雑に変化した．これらの結果は複雑なCIの変動も含めて，古典的な時空間フィルタに近似される知覚過程とドリフト拡散機構に基づく伝統的な意思決定過程で構成される単純な知覚・決定ハイブリッドモデルにより定量的に説明されることが明らかになった．この成果は，国際誌に原著論文として公刊された．これらの成果により，反応時間データのみを対象とした分析(多くの注意研究)や，刺激提示後の反応に基づいた分析(多くの知覚研究)を超えて，現実場面に即した動的な知覚的意思決定のメカニズムを心理物理学的に解析する基盤を確立することができた．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】人間医工学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K20090 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

聴覚野 / 電気刺激 / 微小電極アレイ / 脳 / 聴覚 / 電極 / 電極アレイ / 知覚

【研究成果の概要】

ラット頭部に固定具および聴覚野硬膜上に16チャンネルマイクロ皮質脳波電極アレイを埋め込み，ラットを固定した上でレバーを操作させて，知覚を報告するように訓練した．これらを用いてラットの可聴閾値音圧を調べ，閾値付近でのラット聴皮質の神経活動がどのように異なるか調べた．この実験系を利用して，ラットの視床の電気刺激による知覚補綴効果を検討した．その結果，視床への電気刺激が，聴覚野でP3波と類似した神経活動を介して，聴知覚を生成あるいは促進していることと，視床の感覚ゲーティング機能により，視床刺激が知覚に及ぼす影響は，刺激パラメータに強く依存することが示唆された．

【研究の社会的意義】

脳内で表現されている情報が，すべて主観的な「意識」にのぼるわけではない．そうならば，どのような活動パターンが，意識にのぼりやすいのだろうか，あるいは逆に，意識にのぼりにくいのだろうか？　意識に関わる脳活動パターンの知見は年々蓄積されている．これらの知見を治療や産業に生かすためには，脳活動と意識的な知覚との相関関係にとどまらずに，両者の因果性に踏み込まなければならない．そのためには，脳に直接的に刺激を与えることで生じる知覚を調べればよい．脳への直接刺激の断続的な効果や長期間に渡る慢性的な効果を調べるためには，げっ歯類による動物実験が最も有効であると考えた．

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】身体教育学

【研究領域課題番号】16K16483 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

音楽神経科学 / 音楽 / リズム / 個人差 / 知覚 / 生成 / HBAT / iOS / ハーバードビート評価テスト / NIRS / 統合失調症 / 神経科学 / VBM / 脳 / 運動 / 時間 / MRI

【研究成果の概要】

リズム知覚生成の個人差に関する音楽神経科学研究を実施した。iOS版ハーバード式ビート評価テスト(HBAT)の開発と信頼性評価を行い、リズム知覚生成の個人差をiPhoneやiPadで簡便に客観評価できる手法を開発した。核磁気共鳴画像法(MRI)・赤外線スペクトロスコピー(NIRS)による脳機能構造評価を実施し、HBATで評価したリズム知覚の個人差に小脳灰白質構造の個人差が関連していること、HBATでテンポ変化知覚を行う際、運動前野、補足運動野の脳活動が増大していることを明らかにした。さらにリズム知覚生成の国際文化比較を行い、日本人のリズム知覚生成の特徴を明らかにした。

【研究の社会的意義】

音のリズムを聴き取る能力や身体をリズミカルに動かしリズム音を生成する能力(リズム知覚生成能力)には大きな個人差がある。本研究の学術的・社会的意義は、客観的かつ簡便に音楽リズムの知覚生成能力を評価できる方法を開発した点である。本研究で開発したiOS版HBATを用いれば、いわゆる「リズム感」をスマホやタブレットを用いて客観的・定量的に評価でき、教育や臨床など様々な場に応用できると考えられる。リズム知覚生成能力の個人差に関わる脳機能構造・文化差を明らかにした本研究の成果は、ヒトの脳内における時間情報処理の基礎的メカニズムや、ヒトの音楽性の脳内起源の一端を解き明かした点で、学術的的意義があると考える。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2021-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】身体教育学

【研究領域課題番号】16H01866 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

変動性 / 不確定性 / ベイズ推定 / 空間 / 時間 / 脳 / 知覚 / 運動行為 / 変動 / 乱雑さ / 知覚判断 / 認知 / 行動

【研究成果の概要】

我々の身体は，変動 (不確定性) に満ちた環境にありながら，精緻で安定した認識と行動を生成している．それが如何なる神経機序により実現されているのか？本研究は，この問題を独自に探求すべく，感覚情報の変動性に焦点をあて，脳機能測定 (fMRI, EEG, TMS) と心理物理学的測定を実施した．その結果，空間的変動性に関わる神経基盤 (外側後頭複合体) を特定し，また，時間的，空間的変動性に関わる心理物理学的現象を発見した．先行プロジェクトから引き継ぐ，知覚-運動系のベイズ推定や身体知覚の時空間的適応性に関わる研究成果も得て，変動ある環境を克服する脳の仕組みを解明していくための多角的な知見を得た．

【研究の社会的意義】

中枢神経系における変動（不確定性）の問題に関する研究は，近年，ベイズ推定モデルに基づく心理学的，神経科学的研究により大きな進展を遂げてきた．本研究は，独自の心理物理学的発見に基づき，既存の研究では手薄であった感覚情報における変動性に着目し，これに関わる神経基盤の一つを特定し，また，多様な心理物理学的成果も得た．さらに，本研究課題に関連し，派生した研究から，自閉症スペクトラム症者の身体知覚特性，二輪車搭乗中の多感覚統合特性が明らかになるなど，医学・産業応用への貢献が期待される成果も得られた．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】43,940千円 (直接経費: 33,800千円、間接経費: 10,140千円)

【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】26242040 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳 / 神経活動 / 電極 / 聴覚野 / 迷走神経 / てんかん / 電極アレイ / 耳鳴 / 微小電極アレイ / 聴覚 / 大脳皮質 / 視床 / てんかん発作 / 迷走神経刺激 / 電気刺激 / 知覚 / 迷走神経刺激療法

【研究成果の概要】

迷走神経刺激療法 (Vagus nerve stimulation; VNS) は，難治性てんかん発作に対する緩和的治療の一つで，体内に電気刺激装置を埋植し，左迷走神経を間歇的かつ慢性的に刺激する．VNSによる臨床的てんかん発作抑制効果が広く認められる一方で，その作用機序は未だ解明されていない．本研究では，動物実験と臨床研究により，VNSが大脳皮質の神経活動に与える影響を調べ，てんかん病態，知覚・認知，記憶・学習など脳の諸機能において，VNSの影響を考察した．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】43,810千円 (直接経費: 33,700千円、間接経費: 10,110千円)

【研究分野】身体教育学

【研究領域課題番号】25242058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

身体 / 時間 / 空間 / 知覚 / 適応性 / 最適化 / 脳 / 身体教育学 / 脳・神経 / 認知科学 / 神経科学 / 実験心理学 / 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 / 経頭蓋磁気刺激 / 実験系心理学 / 事象関連電位 / パタンランダムネス残効

【研究成果の概要】

本研究は，独自の心理物理学的発見に基づき，ヒトの身体知覚の時空的適応性の神経機序を探究した．機能的磁気共鳴画像法により，両手間の時間順序判断における確率論的最適化に関連する脳部位の候補を検出した．そして脳波によって関連脳部位候補の活動時間帯を推定し，経頭蓋磁気刺激による機能阻害実験を行った．これらの一連の脳機能計測の結果，事前の経験に応じて身体部位間の時間順序の判断精度を向上することに関与している脳部位が示された．心理物理学的研究では，知覚の時空間的相対性を表す Kappa効果が触覚判断課題と運動再生課題では正反対の作用として生じることを明らかにするなどの新たな知見を得た．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】37,700千円 (直接経費: 29,000千円、間接経費: 8,700千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】24650252 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

聴覚 / 大脳皮質 / 脳 / 同期 / 神経修飾物質 / 神経活動パターン / 知覚 / 神経活動 / 迷走神経刺激 / 微小電極アレイ

【研究成果の概要】

感覚皮質の神経活動において，神経修飾物質が，情報処理の機能集団の形成と安定性に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした．特に，迷走神経刺激 (Vagus Nerve Stimulation; VNS) は，セロトニン系やノルアドレナリン系を介して，大脳皮質の神経活動に広範な調整作用を及ぼすことに着目し， VNSが聴覚皮質の神経活動に及ぼす影響を精査した．その結果，VNSにより，自発活動では局所的な同期が脳の状態に応じて変化すること，音刺激による誘発活動では反応選択性や時間分解能が変化し得ることを示した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】認知科学

【研究領域課題番号】20670001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化・発達 / 発達脳科学 / 複雑系 / 身体 / 発達 / 脳 / 運動 / 知覚 / ニューロイメージング / ネットワーク / 発達障害 / 言語 / 音楽 / 大脳皮質 / 自発活動 / 視線 / 乳児 / 視聴覚 / 睡眠 / U字型 / 近赤外分光法 / 神経ネットワーク / 自発運動 / 学習 / 脳機能イメージング

【研究成果の概要】

乳児期の脳と身体の活動が示す動的特徴は、認知発達の重要な拘束条件であると考えられる。本研究では、NIRSによる脳機能イメージングにより、視聴覚や言語に関わる脳の機能領域とネットワークの初期発達過程を明らかにした。また、自発運動を通じた認知的行動の変化や、自発運動と長期的発達の予後と関連を示す現象を提示した。発達における領域一般性と固有性、多重な時間スケールでの発展、予測性の発現等の理解に貢献した。

【研究種目】若手研究(S)

【研究期間】2008 - 2012

【配分額】104,000千円 (直接経費: 80,000千円、間接経費: 24,000千円)