Cognitive Modeling based on Structured Learning of Perception-Action Cycle in Unilateral Spatial Neglect

基于单侧空间忽视感知-行动循环结构化学习的认知建模

• 批准号: 21K17843
• 负责人: 大保 武慶
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University (2022)Tokyo Polytechnic University (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K17843/
• 关键词: 半側空間無視; 知覚-行為循環; 認知モデリング; リハビリテーション; マルチモーダルセンシング; 構造化学習; 知覚行為循環

本研究では、半側空間無視患者の動態を多角的に計測することが可能なマルチモーダルセンシングシステムを構築し、患者の知覚-行為循環の認知的過程をモデル化するための方法を確立することを目的とする。今年度は、[研究項目1]として、昨年度開発した検査課題における注意対象物の出現パターンに関するリハビリプログラムの仕様策定および複数台のスマートデバイスを用いたマーカレスモーションキャプチャシステムの開発と適用可能性の検討を実施した。つぎに、[研究項目2]では、健常者を被験者とした予備実験より、検査課題中の被験者の行為を4パターン（探索、発見、リーチング、定位）に区分し、動作データからこれらの状態推定が可能なリカレントニューラルネットワークを構築した（意図システムの構築）．さらに、被験者の注視点や姿勢、注意対象物との相対位置を入力としたリカレントニューラルネットワークを構築し、被験者の動作出力を予測可能なシステムを構築した（行為システムの構築）。また、[研究項目3]として、知覚-行為循環のプロセスを計算論的にモデル化するため、[研究項目2]において構築した各リカレントニューラルネットワーク間の相互依存関係に基づく構造化学習手法を提案した。ここでは、行為システムのリカレントニューラルネットワークに対して、意図システムの推定結果を入力として適用することで、被験者の意図に基づく動作予測を実現した。最後に[研究項目4]では、半側空間無視患者への実証実験を実施し、適用可能性やシステムの安全性に関する議論を行うとともに、データ収集および解析を行った。解析結果より、検査課題への代償方略として、無視側への注視点、頭頸部の偏りが観測されるとともに、代償方略による副次的な注意過多なども観測できた。

This study で は, ignoring patients の dynamic を side space of polygonal に measuring す る こ と が may な マ ル チ モ ー ダ ル セ ン シ ン グ シ ス テ ム の を constructing し, patients know 覚 - cycle の cognitive process を モ デ ル change す る た め の way を establish す る こ と を purpose と す る. Our は ", [1] research project と し て, yesterday's annual 発 し た 検 check subject に お け る note like の appearance of seaborne パ タ ー ン に masato す る リ ハ ビ リ プ ロ グ ラ ム の shi others draw up お よ び plural sets の ス マ ー ト デ バ イ ス を with い た マ ー カ レ ス モ ー シ ョ ン キ ャ プ チ ャ シ ス テ ム の open 発 と applicable possibility の を 検 please be shi し た. つ ぎ に, [2] research project で は, health often を be 験 と し た reserve be 験 よ り, 検 subject の is の behavior 験 を 4 パ タ ー ン (see, exploration, 発 リ ー チ ン グ, positioning) に distinguish し, action デ ー タ か ら こ れ ら の state presumption が may な リ カ レ ン ト ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク を build し た (meaning 図 シ ス テ ム の constructs " さ ら に, those 験 の gaze や posture, pay attention to moral as content と の phase position を seaborne into force と し た リ カ レ ン ト ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク を build し, those 験 の action output を to measure may な シ ス テ ム を build し た (behavior シ ス テ ム の building). ま た, [3] research project と し て, knows 覚 - cycle の プ ロ セ ス を calculation theory of に モ デ ル change す る た め, [2] research project に お い て build し た each リ カ レ ン ト ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク の between interdependent masato に basic づ く structured learning technique proposed を し た. こ こ で は, behavior シ ス テ ム の リ カ レ ン ト ニ ュ ー ラ ル ネ ッ ト ワ ー ク に し seaborne て, Italy 図 シ ス テ ム の を constructive results into force と し て applicable す る こ と で, those 験 の 図 に base づ く を action to test be presently し た. Finally に [research projects 4] で は, ignore the patient side space へ の be card be 験 を be し, applicable possibility や シ ス テ ム の security に masato す る comment line を う と と も に, デ ー タ 収 set お よ び parsing line を っ た. Analytical results よ り, 検 subject へ の compensatory strategies と し て, ignoring side へ の fixation point, head and neck の partial り が 観 measuring さ れ る と と も に, compensatory strategy に よ る vice times な attention too much な ど も 観 measuring で き た.

项目成果

高次脳機能障がい者のための計算論的システムリハビリテーション

脑功能障碍程度较高的人的计算系统康复

• 发表时间: 2022
• 作者: Takenori Obo;Naoyuki Kubota;大保 武慶;大保 武慶;大保 武慶，久保田 直行
• 通讯作者: 大保 武慶，久保田 直行

スマート共生社会における計算論的システム・ケア

智能共生社会中的计算系统关怀

• 发表时间: 2023
• 作者: 関口 拓郎;大保 武慶;大保 武慶
• 通讯作者: 大保 武慶

スマート共生社会において人に寄り添う計算論的システムケア

智能共生社会中贴近人的计算系统关怀

• 发表时间: 2022
• 作者: Takenori Obo;Naoyuki Kubota;大保 武慶
• 通讯作者: 大保 武慶

Structured Learning for Human Behavior Modeling

人类行为建模的结构化学习

• 发表时间: 2023
• 作者: 関口 拓郎;大保 武慶;大保 武慶;Takenori Obo
• 通讯作者: Takenori Obo

Topoplogical Structured Learning for Assessment of Unilateral Spatial Neglect

• DOI: 10.1109/cinti-macro57952.2022.10029515
• 发表时间: 2022-11
• 期刊: 2022 IEEE 22nd International Symposium on Computational Intelligence and Informatics and 8th IEEE International Conference on Recent Achievements in Mechatronics, Automation, Computer Science and Robotics (CINTI-MACRo)
• 作者: T. Obo;Noyuki Kubota