プロジェクト報告書(最終)Project Final Report

提出日(Date) 2022/1/19

コミュニケーション脳科学
Communication Brain Science
河内将吾 Shogo Kawauchi

１．背景

といったさまざまな観点から調べていき、よりオンラ

昨今、新型コロナウイルスの感染拡大により、学校イン環境での円滑なコミュニケーションや学習環境をの授業や会社の会議など様々な場面で Zoom 等を用い構築することを目標として活動していた。特に今回のたオンライン上でのコミュニケーションツールを利用

プロジェクトでは、オンラインの学習環境について焦する機会が増えてきている。授業においてはオンデマ点を当て活動を行った。現在のオンライン環境でのコンド型授業も増えてきておりインターネットを利用しミュニケーションは未だ発展途上なものであり、多くた遠隔での学習も増えている。オンライン上でのコミの改善の余地がある。本プロジェクトでは、オンライュニケーションは対面でのコミュニケーションを行っン学習環境の改善を最終的な到達目標としている。

ていた以前に比べて、意思疎通が難しく様々な問題や障害が発生している。たとえば、教員側が学生の反応

３．課題解決のプロセスとその結果がオンライン上だとわかりにくいことや、学生側から本プロジェクトではメンバーが脳科学について初学の質問や教員側からの問いかけがしにくくなっている者であったため、初めに知識や技術の習得のための学ことが挙げられる。この問題や障害を少しでも解決す習、予備実験での脳波計測の学習、解析のためのプロるために、本プロジェクトでは脳科学的観点からオングラミング学習を行った。並行してテーマ決めのためライン上のコミュニケーションを円滑に行うことを目にアイデア出しを行い、実験および解析を行った。

標とした。
3.1 予備実験（前期）

２．課題の設定と到達目標

この予備実験では、ワンナイト人狼ゲームを行った

本プロジェクトにおいて「オンライン環境におけるときの脳波を計測した。ワンナイト人狼ゲームは人間記憶力の変化」について心理学や統計学、脳科学などチームと人狼チームに分かれて行い、一回の投票で勝敗が決まるものである。ゲームに参加する人数は被験らの情報でどのくらい風景イメージに差があるかを確者を合わせて 4 人、残りの 4 人は実験準備や記録など認するためである。結果として、3 分間の予備実験でを行った。

は集中状態になるため 10Hz 前後の集中時に出る脳波

この実験の目的は、脳波計測機器の学習およびコミが確認された。3 分間イメージし続けることは難しいュニケーションに関する脳波を計測することであった。と予備実験で判明した。また、実験時に実験環境のコ

しかしながら、脳波計測機器の学習としては適切であントロールをすることが難しい点があり、風景などのったが、初めてであったため脳波解析までうまくできイメージに関するテーマが難しいこともわかった。

なかった。
3.2 予備実験（前期）

実験 2 の予備実験は、本実験で被験者に解いてもらう問題の難易度を調節するために行った。テストの文

この予備実験では、開眼時および閉眼時の脳波を計

章は中学生の国語の問題集から引用した。テスト問題

測した。一般に開眼時ではα波の脳波が減少し、β波は 1 問 20 点の計 5 問の 100 点満点とした。このテスが強く出ることが分かっている。また、閉眼時ではαト問題をそれぞれ 4 人の被験者に解いてもらった。こ波の脳波が強く出ることが分かっている。各 3 分間ずのテストの難易度の基準点としては、50 点から 70 点つ計測した。目的として脳波解析のための脳波データの間であれば適切であると判断した。予備実験を行っの取得があった。図 1 では安静時や閉眼時に見られるた結果、平均点 60 点という結果が出たため、この問α波が出ていることが確認することができた。

題の難易度は適切である。
3.4 プログラミング学習
脳波解析を行うにあたり計算、図表を表示するために Python のライブラリが使用できるため、Python の学習を行った。Python についても初学者が多いため、一からの学習となった。
3.5 本実験（後期）

図１.高速フーリエ変換（FFT）適用グラフ
3.3 予備実験（後期）
実験 1 の予備実験ではイメージ想起を行ったときの脳波計測を行った。目的は、視覚からの情報と聴覚か

本実験では「視覚と聴覚による記憶力の違い」（以下、実験 1 と表記）と「AR と機械音声を用いた記憶力の違い」（以下、実験 2 と表記）の二つをテーマとして行った。

3.5.1 実験 1
実験１では、画面に右から左に流れるように設定さ頭前野ではワーキングメモリーや思考を行う際に使われると考えられており、1 群目が聴覚から問題を取りれた文章と読み上げられる文章の視聴を 3 分間視聴込んだときのものである。その際、ワーキングメモリし、内容についてのテストを行うという実験を行っーなどを使用されたために特徴が出たのではないかとた。視覚実験課題を提示するために Processing で考えられる。そのため聴覚から問題を取り込み記憶すプログラムを作成した。聴覚実験課題を提示するためる際に集中を要すると考えた。 以上の結果から、視に「音読さん」という音声読み上げソフトを使用し覚で情報を得るときよりも聴覚から情報を得るときのた。実験 1 の結果として θ 帯域のグラフでは Pz に有ほうがより集中する必要があると結論付けた。

意差があることが確認できた。θ 帯域では瞑想状態、眠気などのときに特徴が出ると考えられている。t 値算出時に眼電位を測定したものがあり、その値が考えられていたものの特徴として表れていなかったため、眼球運動などの外的要因から正しい t 値であると言い切れないため、考察が不可だと考えた。 α 帯域の

図 2．実験 1 のα帯域ｔ値のグラフグラフでは t 値が大きいことが確認できる。α 帯域は落ち着いている状態のときや閉眼時などに特徴が出るため、この実験では特徴が確認できるのはやむを得ないと考えたため、実験の結果から落ち着いている状態で聞いていられるなどの主張は厳しいと考えられる。
β 帯域のグラフでは Cz,F3,F4 の値に有意差があるこ

図 3. 実験１のβ帯域 t 値のグラフとが確認できる。β 帯域は集中時などに特徴が出ること出ると考えられている。Cz,F3,F4 は前頭前野から頭頂にかけて配置された電極の位置である。視覚野付近に電極を配置する Pz では有意差があると考えていたが、結果から特徴が認められなかった。そのため、Pz 付近ではどちらでも活動に差はないと考えた。 前

図 4．実験 1 のθ帯域ｔ値のグラフ

3.5.2 実験 2
実験 2 では被験者に動画を視聴して、そこから読み上げられる内容を記憶してもらい問題を解いてもらうという実験を行った。被験者 4 人であった。本来であれば 8 人の被験者を用意する予定であったが、コロナ過の影響があり大人数との接触を避けるため、8 人の図 5．実験 2 のα帯域ｔ値のグラフ被験者を用意することができなかった。この実験を行う前に 16 種類の動画とテスト問題を用意した。動画の構成として、一つ目は人間の顔且つ通常の声、2 つ目は人間の顔且つ機械音声、3 つ目は AR で馬の顔に補正したもの且つ通常の声、4 つ目は AR で馬の顔に補正したもの且つ機械音声、これら 4 つの動画を用意

図 6．実験 2 のβ帯域ｔ値のグラフした。これらの条件において、4 種類の異なる文章の組み合わせ計 16 種類となっています。被験者 4 人は４．今後の課題

それぞれ別別の動画と問題の組み合わせとなっている。

「オンライン環境における記憶力の変化」を調べ、一つの動画の時間としては約 4 分間である。実験結果改善をすることを当初目標としていた。しかし、テーは人間の顔且つ通常の声の組み合わせ、ＡＲで馬の顔マ決めや解析などで大幅な遅れが出たため改善するこに補正したもの且つ機械音声の組み合わせにおいて各とができなかった。今後の課題としてオンライン環境

周波数のパワーのｔ検定を行った結果、人間の顔且つでのコミュニケーションを改善することが挙げられる。

通常の声の組み合わせにおいてβ波のパワーが強く出ていることが分かった。このことより、人間の顔且つ参考文献

通常の声のまま条件を変えないときのほうが集中して脳波の手習いシリーズいることが分かった。したがって、人間の顔を見てい(https://naraamt.or.jp/Academic/kensyuukai/2005/ki

るときのほうがコミュニケーションを円滑に行うこと

rei/nouha_normal/nouha_normal.html)ができるのではないかと推測することができる。