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

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。

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。