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。

这项研究旨在构建一个多模式感应系统，该系统可以从多个角度衡量半手级忽视的患者的动力学，并建立一种模拟患者感知循环的认知过程的方法。今年，作为[研究项目1]，我们为康复计划制定了有关去年开发的测试任务中注意对象的外观模式的规格，并开发和检查了使用多个智能设备的无标记运动捕获系统的适用性。接下来，在[研究项目2]中，通过对作为受试者的健康受试者进行初步实验，我们将测试任务期间的受试者的作用分为四种模式（搜索，发现，浸出和本地化），并构建了一个经常性的神经网络，允许这些状态与动作数据（构建有意系统的构建）进行估算。此外，使用受试者的焦点，姿势和相对位置对感兴趣的对象作为输入的对象以及可以预测受试者运动输出（ACT系统的构建）来构建复发性神经网络。此外，在[研究项目3]中，我们提出了一种基于[研究项目2]中构建的每个复发神经网络之间的相互依赖关系的结构化学习方法，以模拟计算感知性能循环的过程。在这里，将意图系统的预测应用于动作系统的复发神经网络的输入，并实现了基于主题意图的行为预测。最后，在[研究项目4]中，进行了对半级疏忽患者进行的示范实验，并就适用性和系统安全以及数据收集和分析进行了讨论。分析结果表明，检查头部和颈部被忽视的侧面和偏差的点被视为测试任务的补偿策略，以及由补偿性策略引起的次要过度施加。

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

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

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