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発話リズムがそろうと脳波リズムもそろう 機械のように正確な一定リズムよりも不安定なリズムに引き込まれやすい

【脳】発話リズムがそろうと脳波… 2013/04/29 14:58

【脳】発話リズムがそろうと脳波リズムもそろう 機械のように正確な一定リズムよりも不安定なリズムに引き込まれやすい
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1367205184/-100
1 :科学ニュース+板記者募集中!@pureφ ★:2013/04/29(月) 12:13:04.05 ID:???
【 2013年4月25日 発話リズムがそろうと脳波リズムもそろう 】

人と人とが交互に言葉を発すると互いの発話リズムがそろい、脳波リズムも同調してくることが、理化学
研究所・脳科学総合研究センターの川崎真弘研究員(現・筑波大学システム情報系助教)や神経情報
基盤センターの山口陽子センター長らの研究で分かった。「あの人とはリズム(あるいは波長)が合う」といった
社会生活での感覚を脳神経科学の視点で解明しようと実験したもので、研究成果は、コミュニケーション
障害の診断や治療、人との相性がよいパートナー・ロボットの開発などに応用が期待されるという。

人同士の言語コミュニケーションでは、発話リズムのほかに話の内容や文脈などの複雑な要素が含まれて
いるので、そのまま脳活動を計測し「同調」を分析することは困難だ。そこで研究グループは、発話リズム
以外の要素を取り除くために、発話の内容に意味を持たないアルファベットを交互に発声し合う手法を考案
した。透明な仕切りを挟んで向かい合って座った2人に、体を動かさないまま交互にAからGまでを発声して
もらい、その時の音声データからそれぞれの発話リズム(発話時間、発話間隔時間)を算出した。これを2人
同時に計測した脳波データとも照合した。

日本人20ペアで実験したところ、個々の発話リズムは本来異なるにもかかわらず、互いの発話リズムが
同調し、さらに脳波リズムも同調することが分かった。脳波のうち特にシータ波(ピーク周波数4-8ヘルツ)と
アルファ波(同8-13ヘルツ)が増幅して同調し、脳の部位では側頭部と頭頂部の活動が関係していた。
発話リズムの相関が高いペアほど、脳波リズムの相関も高かった。

また、一定のリズムで発話する機械を相手にした実験では、発話リズムは同調しなかった。発話リズムは
人間同士の実験だけで同調することしたことから、人間は、機械のように正確な一定リズムよりも、同じ
人間の不安定な、ノイズや変調を含んだリズムに引き込まれやすいことが分かったという。

研究グループは、今後、コミュニケーションにおける行動や感性変化の定量化が可能となれば、コミュニケー
ション障害の診断ツールや治療方法への応用が期待できる。例えば、高齢者と介護者の行動リズムにズレが
生じても、脳波リズムを基に、発話リズムを高齢者に合わせることで、両者のコミュニケーションのストレスを軽減
できるかもしれない。さらに、個人に適した発話リズムをロボットの音声リズムに導入することで、人と円滑な
コミュニケーションができるパートナー・ロボットの開発なども期待できるという。

研究は、文部科学省科学研究費補助金、新学術領域研究(2009-13年度)「ヘテロ複雑システムによる
コミュニケーション理解のための神経機構の解明」および「人とロボットの共生による協創社会の創成」から
助成を受けた。研究論文“Inter-brain synchronization during coordination of speech rhythm in human-
to-human social interaction”は英国のオンライン科学雑誌「Scientific Reports」(22日付け)に掲載された。

サイエンスポータル 2013年4月25日
http://scienceportal.jp/news/daily/1304/1304251.html
Inter-brain synchronization during coordination of speech rhythm in human-to-human social interaction
Scientific Reports 3, Article number: 1692 doi:10.1038/srep01692
http://www.nature.com/srep/2013/130422/srep01692/full/srep01692.html
2142978.jpg

Figure 1: Experimental setup of alternating speech tasks.

2142980.jpg

Figure 2: Voice data and analyses from alternating speech tasks.

理化学研究所 プレスリリース 2013年4月22日
http://www.riken.jp/pr/press/2013/20130422_2/
関連ニュース
【脳】新しい音楽を聴くことは脳へのご褒美になる
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1366769357/
図1 音声信号とスペクトログラムを用いた発話時間と発話時間間隔の分離例

図1 音声信号とスペクトログラムを用いた発話時間と発話時間間隔の分離例
左右両方から音信号を計測すると、音声があった時間では大きな振幅が観測される (中図)。この時間を正確に特定するために、音声信号に対して周波数解析を行うと、音声部分では強い振幅(上図と下図の赤色)が観測される。この時間を発 話時間、それ以外の部分を発話間隔時間とした。

んああ
図2 交互発話課題を人間相手に行う条件(左)と機械相手に行う条件(右)

図3 本研究のまとめ

図3 本研究のまとめ
(左)本研究のイメージ(発話リズムの相関と脳波リズムの相関)
(中)脳波リズムが2者間で相関した側頭部と頭頂部(赤丸)。
(右)2者間の発話リズムの相関値と2者間の脳波リズムの相関値を各ペアでプロットした
この結果、発話リズムが同調するペアほど脳波リズムも同調することが分かった。
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