科研費 - 田邊 宏樹
-
三者のリアルタイムコミュニケーションにおける視線行動と神経メカニズムの統合的理解
研究課題/研究課題番号：24K10481 2024年4月 - 2027年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
田邊 宏樹
担当区分：研究代表者
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）
-
初期人類の高精度3次元脳形態復元から探るヒトの脳機能への選択圧
研究課題/研究課題番号：23K17513 2023年6月 - 2026年3月
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
荻原 直道, 田邊 宏樹
担当区分：研究分担者
3次元モデリングと脳イメージング研究の技術・手法に基づいて、猿人と初期ホモ属の化石頭蓋骨の内腔形状（エンドキャスト）およびそこに収まっていた脳形態を数理的に詳細に推定し、機能的特異性を有する脳の各領野の大きさの比較から、両者の脳機能の差を明らかにすることを通して、初期ホモ属の脳にどのような選択圧が作用したのかを読み解く。
-
味覚における口腔-脳-全身連関の解明：健康寿命延伸のための大人の食育と食品開発
研究課題/研究課題番号：22H00955 2022年4月 - 2026年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
後藤 多津子, 佐藤 仁美, 田邊 宏樹, 高際 睦, 阿部 修, 佐藤 仁美, 田邊 宏樹, 高際 睦, 阿部 修
担当区分：研究分担者
味覚の感受性が低下すると塩分や糖分の過剰摂取につながり、生活習慣病のリスクが上がる。本研究の目的は、若者から高齢者を対象に、味覚の認知に関わる口腔、脳、全身状態の連関を解明し食育に生かす事である。
申請者らは、味覚の強さについてデータサイエンスにより多くの被験者数で解析するとともに、味覚供給システムを開発し官能評価や脳機能MRI研究を遂行してきた。本研究ではその成果を発展させ、味覚認知にかかわる口腔、脳、全身状態の連関を解明する。成果を編集し食生活改善案を人々に提供する。
味覚の感受性が低下すると塩分や糖分の過剰摂取につながり、生活習慣病のリスクが上がる。本研究の目的は、若者から高齢者を対象に、味覚の認知に関わる口腔、脳、全身状態の連関を解明し食育に生かす事である。
申請者らは、味覚の強さについてデータサイエンスにより多くの被験者数で解析するとともに、味覚供給システムを開発し官能評価や脳機能MRI研究を遂行してきた。本研究ではその成果を発展させ、味覚認知にかかわる口腔、脳、全身状態の連関を解明する。成果をわかりやすく編集し食生活改善案を人々に提供する。
今年度は、データサイエンスについては味覚、脳、全身にかかわる文献情報を収集・抄読した。また研究参加者の実測研究も、官能評価２種類と脳機能画像について、方法論の構築、再現性実験を行った。再現性が確認されたため、本実験として若年者および高齢者において研究を遂行している。
かつ、唾液、味覚、食育、全身に関する国民への報告活動を行った。その際に、市民へのわかりやすい動画の監修、作製、広報の方法も修得した。
今年度は、データサイエンスについては、末梢および中枢における基本味の認知の強さについて、ヒト、ご遺体、動物について、文献検索・抄読を重ね、研究の仮説設定と方法を検討した。定量解析は、準備を行ったが解析実行には至っておらず、やや遅れているといえる。ヒトの実測研究は、官能評価は、カップ法および時系列を伴う官能評価ともに遂行している。研究参加者のリクルートはコロナ対応下で困難な所もあるが努力を重ねて進めている。脳機能MRIは、まず脳機能画像の再現性実験を施行し、解析の結果、良好な結果を得た。よって本実験に着手しているが、MRIの予約方法の変更により、研究参加者、特に高齢者との調整が困難な面はある。しかし可能な限り進め、問題無く進展している。
2022年度の研究により、研究課題それぞれの遂行に必要な知識やスキルの基盤ができた。そのため、今後の推進方策に変更はない。2023年度は、データサイエンスの定量解析をすすめる必要がある。官能評価および脳機能画像も感染と安全に留意しながら引き続きすすめる方策である。 -
内受容感覚の予測的処理を基盤とした感情と意思決定の創発メカニズムの探求
研究課題/研究課題番号：21H04420 2021年4月 - 2025年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A)
大平 英樹, 上野 大介, 遠山 朝子, 田邊 宏樹, 長井 隆行, 木村 健太, 片平 健太郎, 齋藤 菜月, 上野 大介, 遠山 朝子, 田邊 宏樹, 長井 隆行, 木村 健太, 片平 健太郎, 齋藤 菜月
担当区分：研究分担者
身体内部信号の予測的処理から生じる内受容感覚が、感情を創発し意思決定を導く、という仮説を次のように検証する。１）内受容感覚の予測的処理に基づく身体状態の制御、感情の創発、意思決定の過程を表現する計算論モデルを構築する。２）内受容感覚を操作して意思決定課題を施行し、そこで得られる行動、脳活動、身体活動のデータを計算論モデルにより解析し仮説を検証する。３）人間の身体と計測装置を融合したシステムであるセンサロイドを製作し、そこで得られたデータのモデル化により、感情概念が生成され主観的な情動が経験される原理を探求する。４）身体症状症を内受容感覚の不全と捉え、その特性を計算論モデルと実験により検討する。
本研究の目的：身体内部信号の予測的処理から生じる内受容感覚が、感情を創発し意思決定を導く、という仮説を次のように検証する。１）内受容感覚の予測的処理に基づく身体状態の制御、感情の創発、意思決定の過程を表現する計算論モデルを構築する。２）内受容感覚を操作して意思決定課題を施行し、そこで得られる行動、脳画像、脳波、自律神経系指標の時系列データを計算論モデルにより解析し、主観的感情の報告と照応させて上記の仮説を検証する。３）人間の身体と計測装置を融合したシステムであるセンサロイドを製作し、そこで得られたデータと、マルチモーダル潜在ディリクレ配分法によるモデル化により、内受容感覚、外受容感覚、固有感覚から感情概念が生成され主観的な情動が経験される原理を探求する。４）身体症状症を内受容感覚の不全と捉え、その特性を１）、２）、３）と同様な計算論モデルと実験により検討する。
2022年度の研究成果：１．内受容感覚・意思決定・核心感情の機能的な関連とその時系列的な動作を実証的に検討するための実験課題（確率学習課題）と、そこでの行動を表現する強化学習モデルを構築した（名古屋大学）。２．心拍と同時に音が鳴ったか、遅れて鳴ったかを答える心拍検出課題を改変して、内受容感覚を操作する実験課題を構築した（産業技術総合研究所・名古屋大学）。３．外受容感覚・固有感覚・言語を基に外的環境に関する概念を生成する計算論モデルに内受容感覚を組み込むことで、情動の概念が形成される過程を表現するモデルを構築した（大阪大学）。４．身体症状症の患者と健常者の内受容感覚・感情・意思決定を比較検討するための研究計画を策定した。この研究計画への承認を得るために、倫理委員学に審査を依頼した（京都府立医科大学）。
１．内受容感覚・感情・意思決定のメカニズムを検討するための実験課題と計算論モデルの開発、２．内受容感覚の実験的操作方法の開発、３．内受容感覚・感情・意思決定の関連に関するロボティクス・人工知能の観点からの構成論的な計算論モデルの開発、がいずれも順調に進展し、研究期間前半での目標をおおむねクリアすることができた。
ただし、身体症状症患者を対象にした臨床的研究については、新型コロナウイルス感染症への対策のため制約がまだ多く、実現に至っていない。しかしながらこの件についても健常者を対象にした予備実験を繰り返し、研究計画を策定することができた。さらに、京都府立医科大学に脳波や自律神経系を同時測定する装置を導入し、名古屋大学、産業技術総合研究所と同じ研究環境で臨床的研究を行える準備が整った。これにより、2023年度以降には、患者を対象とした研究を開始できると期待される。
１．内受容感覚・感情・意思決定のメカニズムを解明するための実験研究を開始する。まず、内受容感覚の正確さの個人差をスクリーニングし、正確さ高群と低群でデータ収集を行い、計算論モデルにより各変数間の関連を探求する。２．2022年度までに開発した方法で内受容感覚の実験的操作を行い、それに伴う感情と意思決定の変化を検討し、そのメカニズムを計算論モデルにより説明することを試みる。３．2022年度までに計算論モデルによるシミュレーションで得た知見を拡張するために、センサロイドを用いてヒトを対象とした実験研究を行い、その結果をシミュレーション結果と比較検討する。４．身体症状症の患者と、年齢・性別等をマッチングした健常者を対象とした実験的研究を開始する。2023年度には各群20名程度のデータを収集することを目標とする。 -
相互作用する二者の神経ダイナミクスを統合的に理解するための新たな解析法の開発
研究課題/研究課題番号：20K07721 2020年4月 - 2023年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(C)
田邊 宏樹
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）
本年度は，昨年度に提出した研究の推進方策にしたがって，すでにあるfMRIハイパースキャニングデータを用いて新たなネットワークダイナミクスを扱える解析手法の開発をおこなった。解析において，個人の脳領域をどのように分割するか，各領域のデータをどのように要約するかが大きな問題となるため，さまざまな脳分割テンプレートとデータ要約方法を試した。これまで我々が行ってきた二者の脳活動のvoxel相同領域間同士の脳活動の同期増強結果を元にさまざまなテンプレートを用いて検討したところ，AAL/AAL3では分割領域が大きすぎ，上記結果を再現することができないことが判明した。一方全脳を機能的なデータを元に368の領域に分割したShen368テンプレートにおいては，相同領域間同士の活動がほぼ再現され，それに加えて非相同領域の脳活動の同期もみることができた。またデータ要約法については分割領域内のデータを平均する手法と主成分分析の第一成分として取り出す手法を検討し，後者の方がその領域内を代表するデータにふさわしいという結果を得た。さらに，時間軸での移動平均を用いて，このようなネットワークの時間的変化を捉えられる解析法も開発した。これらはMATLAB上で作動する解析プログラムとして作成したので，他の装置で取得したデータに適用できるよう更なる開発を進めている。一方各装置を用いたハイパースキャン実験は，コロナ禍の影響，装置の都合やトラブルなどにより取得できたデータがかなり限られてしまった。現在その遅れを取り戻すべく実験を計画し，一部はすでに本実験手前まで進んでいる。
-
増減する文脈情報が価値判断，及び予測に及ぼす影響について脳活動に着目した研究
研究課題/研究課題番号：18K03020 2018年4月 - 2024年3月
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
野田 理世, 田邊 宏樹
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
本研究の目的は，利得（もしくは損失）が連続して与えられる文脈情報が，価値判断，及び予測に与える影響について，脳活動データと行動データを統合して明らかにすることである。人間にとって，様々な変化への適応は重要であり，人々は変化する文脈情報に対して，ユニークな反応を示す可能性がある。これまで，その根本的な脳のメカニズムを検討した研究は殆どみられなかった。連続して増加する（もしくは減少する）文脈情報と，それに関わる判断や予測に関わる脳活動の解明は，判断や予測を裏付ける貴重なデータとなり，様々な社会場面での行動予測に大きく貢献できる可能性がある。本研究では，その根本的な脳のメカニズムの解明を目的として，機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging; fMRI)を用いて脳活動を撮像した実験を実施した。
2022年度は，連続する利得（損失）と価値判断の関係を検討したfMRI実験の結果についてまとめた学術論文が，国際雑誌において受理され，研究の成果発表に至った。
また，価値判断に関わる脳活動データと行動データの解析結果，及び認知実験の結果の一部を国内学会，及び国際学会で成果発表した。これらの成果発表を通して，学術論文を完成させるための新たな知見，解釈を得ることができた。特に，心理学，神経科学，脳科学の多領域の学会で成果発表することを通して，申請者がこれまで検討していなかった問題点に関する学術的アドバイスを得ることができた。そのため，これらの学会で発表する機会は，今後の研究を進める上で，非常に有益なものであった。それとともに，連続して増減するデータと予測の関係について実施したこれまでの研究結果の一部を学会で発表した。研究発表を通して，予測実験で用いるプログラムを作成する上で有益なアドバイスを得ることができた。
2022年度は，利得（もしくは損失）が連続で与えられる文脈情報が，価値判断に及ぼす影響を明らかにした学術論文が受理され，国際雑誌で成果発表を行った。連続する利得が与えられた場合，われわれは満足感を大きく感じること，及びそれら利得に関わる脳部位を同定した。連続する損失についても，われわれは不満足感を大きく感じること，またそれら損失に関わる脳部位を同定した。また，連続する利得（損失）と価値判断に関わる脳活動データと行動データの解析結果の一部を国内学会，及び国際学会において成果発表した。これらの成果発表により，連続する利得（損失）と価値判断の関係については，一定の学術的成果を果たしたといえる。
また，2022年度は，連続する利得（もしくは損失）情報と予測の関係を解明することを目的とした実験を実施するにあたって，有益な研究知見を得るために，一部の研究結果を国際学会で発表した。しかし，当時，世界的に新型コロナウィルス感染症がまん延する中，国際学会でのスムーズな情報交換，研究知見交換の機会が減じられ，研究を円滑に進める上でのアイデア入手が想定していたよりも得られなかった。そのような状況の中，文献レビューを行い，研究計画上の問題点を洗い出し，現在は，連続する利得（損失）情報と予測の関係を明らかにする研究計画の詳細について精査中である。
2023年度は，利得（もしくは損失）が連続して与えられる文脈情報が予測に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした認知実験の計画を立てる。これまで，予測に関わる認知プロセスを取り扱った先行研究のレビュー行うとともに，連続する利得（損失）が価値判断に及ぼす影響を検討した。これによって得られた研究知見をふまえ，連続する利得（もしくは損失）情報が与えられた場合，予測については，被験者によって多様なパタンを予測することが分かった。また，利得が連続して与えれた場合，条件によって活動する脳部位が異なること，及び，損失が連続して与えられた場合には，条件によって大きな差異がみられないため，連続する数値情報として，価値判断の実験で用いられたものと同様の材料を用いるのが妥当かどうかという問題点が浮上した。
これらの研究計画に伴う課題を解決すること，及び研究を遂行する上で，有益な研究知見を得ることを目的として，2023年は，引き続き，国内学会，及び国際学会で研究発表を行う。そして，これによって得られた知見を織り込んだ実験計画を精査する。
それと並行して，実験遂行に必要な実験環境を整える。実験の実施には，実験参加者への協力が必然となる。現在，新型コロナウィルス感染症のまん延が落ち着きつつあるが，未だ様々な制約が予測される。そのため，具体的な対策を講じることが求められる。これまでに用いた対策案をふまえ，状況を鑑みつつ実験準備を試みる。 -
先進的脳科学に基づく塩味と甘味の年代別認知機能の解明と生活習慣病予防への応用
研究課題/研究課題番号：17H04423 2017年4月 - 2021年3月
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B)
後藤 多津子, 田邊 宏樹, 徳森 謙二, 音成 実佳, 渡邉 素子
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
超高齢化社会において、生活習慣病を減塩、減糖により予防する事は社会的課題である。本研究の目的は、一連の研究を発展させ、年代別に味覚の強さを認知するメカニズムを解明することである。口における味の強さと認知時間を官能評価で解析した。また、独自に開発したシステムを用い、脳機能MRIにより味覚と風味の認知について脳活動を解明した。高齢者と若者の違いは味質により異なっていた。今後も研究を継続し臨床や社会応用のための生理学的基盤を解明していく。
-
身体反応が意思決定を修飾する神経メカニズム
研究課題/研究課題番号：17H02649 2017年4月 - 2020年3月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
大平英樹
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
-
MRIハイパースキャニングを用いた二人称視点・間主観性による共感の神経基盤研究
研究課題/研究課題番号：16H01486 2016年4月 - 2018年3月
科学研究費補助金 新学術領域研究
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：6500000円 （ 直接経費：500000円 、 間接経費：150000円 ）
-
相互主体性の解析に基づく社会行動の神経基盤と発達過程の解明
研究課題/研究課題番号：15H01846 2015年4月 - 2020年3月
科学研究費補助金 基盤研究(A)
定藤規弘
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
-
学習による気づき・注意機能および相互的同調機能と第二言語情報処理の自動化プロ セス
研究課題/研究課題番号：26244031 2014年7月 - 2019年3月
科学研究費補助金 基盤研究(A)
横川博一
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
-
自然なかたちでインタラクションする二者の神経基盤を階層的システム構造として捉える
研究課題/研究課題番号：26350987 2014年4月 - 2017年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）
-
次世代の皮質下機能的脳外科手術の確立を目指したコネクトームマップの開発
研究課題/研究課題番号：26462202 2014年4月 - 2017年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
前澤聡
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
-
正義観の心理・神経・生理・進化的基盤
研究課題/研究課題番号：24243068 2012年7月 - 2016年3月
科学研究費補助金 基盤研究(A)
大平英樹
担当区分：研究分担者 資金種別：競争的資金
-
二者の機能的MRI—脳波−視線同時計測による社会的相互作用のシステムダイナミクス
研究課題/研究課題番号：23650224 2011年4月 - 2013年3月
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：4030000円 （ 直接経費：310000円 、 間接経費：930000円 ）
-
旧人・新人の学習行動に関する脳機能マップの作成
研究課題/研究課題番号：22101007 2010年7月 - 2015年3月
科学研究費補助金 新学術領域研究
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：121420000円 （ 直接経費：93400000円 、 間接経費：28020000円 ）
-
fMRIによる咀嚼機能と脳機能のダイナミック解析システムの開発
研究課題/研究課題番号：19390479 2010年4月 - 2010年10月
科学研究費補助金 基盤研究(B)
後藤多津子
担当区分：研究分担者
-
外国語運用能力の熟達化に伴う言語情報処理の自動化プロセスの解明
研究課題/研究課題番号：21242013 2009年7月 - 2014年3月
科学研究費補助金 基盤研究(A)
横川博一
担当区分：研究分担者
-
ヒト脳機能イメージングによる連合学習過程のシステム的理解
研究課題/研究課題番号：20500361 2008年4月 - 2011年3月
科学研究費補助金 基盤研究(C)
担当区分：研究代表者 資金種別：競争的資金
配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）