Leading the follower: An fMRI investigation of dynamic cooperativity

医療情報システム研究室
NIRS BMI 班
【文献調査】
Leading the follower: An fMRI investigation of dynamic
cooperativity and leader?follower strategies in
synchronization with an adaptive virtual partner
後藤真櫻
廣安知之
山本詩子
2014 年 10 月 06 日
タイトル
1
追随者を導くこと：動的な協同性及び，順応できる仮想パートナーと同調した leader-follower 戦略の fMRI 調査
著者
2
Merle T. Fairhurst, Petr Janata, Peter E. Keller
出典
3
NeuroImage, Volume 84, 1 January 2014, Pages 688-697
アブストラクト
4
日々の経験から，私たちは自分たちの振る舞いになじむ人との交流を図ることが一般的に簡単なことを知って
いる．これを越えて，共通の目標を達成することは，誰が誰と，そしてどの程度適合するかに非常に依存するで
あろう．従って，ミュージカル・パフォーマンスのような協調行動タスクが，定義された leader-follower の役割
(follower が leader を追いかけるような役割) が確立されるより成功すると分かる．現在の研究では，私たちは個
人がどのようにリードするのかそのメカニズムを調査する新しいアプローチを示し，fMRI を用いてリードするこ
との神経的な相関を調査する．具体的には，私たちは個人が安定した速さを維持する間に同期してタップするよう
指示された適応性のある仮想パートナー (VP)(聴覚でペーシング信号を取るような) を実施した．VP によって実
行された一時的な適応 (期間修正) の程度を変えることによって，私たちはペーシングシーケンス (期間修正の高い
レベルのもとの速さで漂いがちな) の全体的なテンポを維持するために，対照個体が働かせなければならなかった
目標物を操った．私たちのイメージングデータは，より大きな栄養を知覚することと導くことは認知制御と自己
関連処理に関連のある右側の前頭部において相関があることを明らかにした．参加者の影響とタスクの難易度の
主観的な評価を使って，私たちは，より制御されていると感じている時同期するのが簡単だと感じた仲間のサブ
グループを「leader」として分類した．行動タッピング評価は，leader はエラーが少なく，相互作用の安定性 (VP
に同期する指示を優先すること) よりも自己タッピング (与えられたテンポを維持する指示を優先すること) によ
り集中していたことを示していた．そして前補足運動野を含む自ら開始した運動に関与する領域での関連のある
活動が見られた．
キーワード
5
Sensorimotor synchronization; Leading; Virtual partner interaction; Cooperation; Inferior frontal gyrus
参考文献
6
6.1
誰にどの程度なじむかどうかは，パートナーシップの中で形成された leader-follower の役割と，leader
と follower のそれぞれの振る舞いに依存する．
[Maduell and Wing, 2007] M. Maduell, A.M. Wing,The dynamics of ensemble: the case for ﬂamenco, Psychol.
Music, 35 (2007), pp. 591-627.
[Shaw, 1971] M.E. Shaw, Group Dynamics: The Psychology of Small Group Behavior, McGraw-Hill, New
York (1971).
1
6.2
leader，follower，もしくは民主的同等の立場の者による異なった協調戦略の実施が研究されている．例
えば，弦楽四重奏団のメンバーらによる社会的・音楽的協調行動や，演奏者の間でのタイミングと動きの同
調，そして個人間の感覚運動同調における一時的な予想能力の役割について研究されている．
[Davidson and Good, 2002] J.W. Davidson, J.M.M. Good, Social and musical co-ordination between members
of a string quartet: an exploratory study, Psychol. Music, 30 (2002), pp. 186-201.
[Goebl and Palmer, 2009] W. Goebl, C. Palmer, Synchronization of timing and motion among performing
musicians, Music Percept., 26 (2009), pp. 427-438
[Goodman, 2002] E. Goodman, Ensemble Performance, Cambridge University Press, Cambridge, U.K. (2002)
[Pecenka and Keller, 2011] N. Pecenka, P.E. Keller, The role of temporal prediction abilities in interpersonal
sensorimotor synchronization, Exp. Brain Res., 211 (2011), pp. 505-515
6.3
以前は協調行動が導き出され研究されてきたことによる方法は，さまざまな対人ゲームや人間とコンピュー
タのインタフェースが含まれる．
[Decety et al., 2004] J. Decety, P.L. Jackson, J.A. Sommerville, T. Chaminade, A.N. Meltzoﬀ, The neural
bases of cooperation and competition: an fMRI investigation, Neuroimage, 23 (2004), pp. 744-751
[Rilling et al., 2002] J. Rilling, D. Gutman, T. Zeh, G. Pagnoni, G. Berns, C. Kilts, A neural basis for social
cooperation, Neuron, 35 (2002), pp. 395-405
[Rilling et al., 2008] J.K. Rilling, D.R. Goldsmith, A.L. Glenn, M.R. Jairam, H.A. Elfenbein, J.E. Dagenais,
C.D. Murdock, G. Pagnoni, The neural correlates of the aﬀective response to unreciprocated cooperation,
Neuropsychologia, 46 (2008), pp. 1256-1266
6.4
より時間的に正確な調査をするためにダイナミックな相互作用について調査した．
[Kelso et al., 2009] J.A. Kelso, G.C. de Guzman, C. Reveley, E. Tognoli, Virtual Partner Interaction (VPI):
exploring novel behaviors via coordination dynamics, PLoS One, 4 (2009), p. e5749.
6.5
個人が相互作用する，もしくは適応性のある仮想パートナー (VP) において適応可能な感覚運動協調タッピ
ングパラダイムに焦点を当てた．
[Fairhurst et al., 2012] M.T. Fairhurst, P. Janata, P.E. Keller, Cerebral CortexBeing and Feeling in Sync with
an Adaptive Virtual Partner: Brain Mechanisms Underlying Dynamic Cooperativity, Cereb. Cortex (2012)
[Repp and Keller, 2008] B.H. Repp, P.E. Keller, Sensorimotor synchronization with adaptively timed sequences, Hum. Mov. Sci., 27 (2008), pp. 423-456
6.6
VP(聴覚ペーシング信号) は，人間のタッピングパフォーマンスの機能としての行動を変化させるようにプ
ログラムされており，またエラー修正のパラメータを含むアルゴリズムに基づいて操作されうる．
[Large, 2008] E.W. Large, Resonating to Musical Rhythm: Theory and Experiment, Emerald, West Yorkshire
(2008)
[Repp, 2005] B.H. Repp, Sensorimotor synchronization: a review of the tapping literature, Psychon. Bull.
Rev., 12 (2005), pp. 969-992
[Repp and Keller, 2004] B.H. Repp, P.E. Keller, Adaptation to tempo changes in sensorimotor synchronization:
eﬀects of intention, attention, and awareness, Q. J. Exp. Psychol. A, 57 (2004), pp. 499-521
[Repp and Keller, 2008] B.H. Repp, P.E. Keller, Sensorimotor synchronization with adaptively timed sequences, Hum. Mov. Sci., 27 (2008), pp. 423-456
[Vorberg and Wing, 1996] D. Vorberg, A. Wing, Modeling Variability and Dependence in Timing, Academic
Press, London, U.K. (1996)
6.7
人間がエラー修正の形に従事する程度を評価するための分析的な方法を使った研究が，相当な個人差を明ら
かにしている．
[Repp and Keller, 2004] B.H. Repp, P.E. Keller, Adaptation to tempo changes in sensorimotor synchronization:
eﬀects of intention, attention, and awareness, Q. J. Exp. Psychol. A, 57 (2004), pp. 499-521
[Repp and Keller, 2008] B.H. Repp, P.E. Keller, Sensorimotor synchronization with adaptively timed sequences, Hum. Mov. Sci., 27 (2008), pp. 423-456
[Repp et al., 2012] B.H. Repp, P.E. Keller, N. Jacoby, Quantifying phase correction in sensorimotor synchro-
2
nization: empirical comparison of three paradigms, Acta Psychol. (Amst), 139 (2012), pp. 281-290
[Schwartze et al., 2011] M. Schwartze, P.E. Keller, A.D. Patel, S.A. Kotz, The impact of basal ganglia lesions
on sensorimotor synchronization, spontaneous motor tempo, and the detection of tempo changes, Behav. Brain
Res., 216 (2011), pp. 685-691
6.8
活性化された脳ネットワーク (社会感情プロセスに関連のある皮質正中線構造から認知制御に関連のある外
側前頭前領域へ変化する) の中で VP によって位相修正の程度内の小さな変化が大規模スイッチにつながる
ことが明らかになった．
[Fairhurst et al., 2012] M.T. Fairhurst, P. Janata, P.E. Keller, Cerebral CortexBeing and Feeling in Sync with
an Adaptive Virtual Partner: Brain Mechanisms Underlying Dynamic Cooperativity, Cereb. Cortex (2012)
6.9
参加者は，コンピュータが協力的である限り位相修正の確定利益を維持したが，非協力的なコンピュータに
直面した場合エラー修正戦略をその場に応じて変化させた．
[Repp and Keller, 2008] B.H. Repp, P.E. Keller, Sensorimotor synchronization with adaptively timed sequences, Hum. Mov. Sci., 27 (2008), pp. 423-456
6.10
グループダイナミックの研究分野の中では，行動研究は，leader-follower 役割の選択，もしくは導くこ
とがグループ行動に与える影響をもたらす要因を探っている．
[Shaw, 1961] M.E. Shaw, Group dynamics, Annu. Rev. Psychol., 12 (1961), pp. 129-156
6.11
個人差の影響がリーダーシップの出現とリーダー効果へ及ぼす研究への，変わりやすくパターン化した取
組について調査した．
[Foti and Hauenstein, 2007] R.J. Foti, N.M.A. Hauenstein, Pattern and variable approaches in leadership
emergence and eﬀectiveness, J. Appl. Psychol., 92 (2007), pp. 347-355
6.12
聴覚情報がない場合，視覚的てがかりがより重要になる．
[Goebl and Palmer, 2009] W. Goebl, C. Palmer, Synchronization of timing and motion among performing
musicians, Music Percept., 26 (2009), pp. 427-438
6.13
人間同士の協調は，他人の後続の動きを予想し，ミリ秒の時 k 難スケールで適応する共通の能力によって
円滑になる．
[Konvalinka et al., 2010] I. Konvalinka, P. Vuust, A. Roepstorﬀ, C.D. Frith, Follow you, follow me: continuous
mutual prediction and adaptation in joint tapping, Q. J. Exp. Psychol., 63 (2010), pp. 2220-2230
6.14
定期的な指の動きによるタイミングの出現は，その動きの頻度が減少しイベントに基づいたタイミングと
張り合うのをやめるにつれて消失する．
[Repp, 2008] B.H. Repp, Perfect phase correction in synchronization with slow auditory sequences, J. Mot.
Behav., 40 (2008), pp. 363-367
[Semjen et al., 2000] A. Semjen, H.-H. Schulze, D. Vorberg, Timing precision in continuation and synchronization tapping, Psychol. Res., 63 (2000), pp. 137-147
6.15
同期における線形位相修正について，予測やパラメータ推定，そしてシミュレーションについて調査して
いる．
[Vorberg and Schulze, 2002] D. Vorberg, H.-H. Schulze, Linear phase-correction in synchronization: predictions, parameter estimation, and simulations, J. Math. Psychol., 46 (2002), pp. 56-87
6.16
内部外部的制御部位と，内向的な性格と外交的な性格の行動，そしてリーダーとグループのパフォーマン
スについて調査した．
[Anderson and Schneier, 1978] C.R. Anderson, C.E. Schneier, Locus of control, leader behavior, and leader
performance among management students, Acad. Manage. J., 21 (1978), pp. 690-698
6.17
模倣と追随者のような行動の神経的な相関に関する調査がよく行われてきた．
[Iacoboni et al., 1999] M. Iacoboni, R.P. Woods, M. Brass, H. Bekkering, J.C. Mazziotta, G. Rizzolatti,
Cortical mechanisms of human imitation, Science, 286 (1999), pp. 2526-2528
[Ocampo et al., 2011] B. Ocampo, A. Kritikos, R. Cunnington, How frontoparietal brain regions mediate
3
imitative and complementary actions: an FMRI study, PLoS One, 6 (2011)
6.18
主体感を調査するのと同時に先導することの現象を探求するイメージング研究だけが間接的に行われた．
[Chaminade and Decety, 2002] T. Chaminade, J. Decety, Leader or follower? Involvement of the inferior
parietal lobule in agency, Neuroreport, 13 (2002), pp. 1975-1978
6.19
模倣することと模倣されることを比較した，相互関係を表す模倣タスクについて調査した．
[Decety et al., 2002] J. Decety, T. Chaminade, J. Grezes, A.N. Meltzoﬀ, A PET exploration of the neural
mechanisms involved in reciprocal imitation, Neuroimage, 15 (2002), pp. 265-272
[Nagy et al., 2010] E. Nagy, M. Liotti, S. Brown, G. Waiter, A. Bromiley, C. Trevarthen, G. Bardos, The
neural mechanisms of reciprocal communication, Brain Res., 1353 (2010), pp. 159-167
6.20
私たちの「リーダー」という根本的な認知過程を調査する際に，私たちは感覚運動の同調に関する研究で
より共通して報告されている脳構造を特定できることを期待している．
[Fairhurst et al., 2012] M.T. Fairhurst, P. Janata, P.E. Keller, Cerebral CortexBeing and Feeling in Sync with
an Adaptive Virtual Partner: Brain Mechanisms Underlying Dynamic Cooperativity, Cereb. Cortex (2012)
[Witt et al., 2008] S.T. Witt, A.R. Laird, M.E. Meyerand, Functional neuroimaging correlates of ﬁnger-tapping
task variations: an ALE meta-analysis, Neuroimage, 42 (2008), pp. 343-356
6.21
個人，とりわけ leader が仮想パートナーよりも影響を与える状況では，タッピングのばらつきを減少さ
せることに注意が向き，注意自体は内部のタイムキーパーと自分の動きに強く依存する．
[Semjen et al., 2000] A. Semjen, H.-H. Schulze, D. Vorberg, Timing precision in continuation and synchronization tapping, Psychol. Res., 63 (2000), pp. 137-147
[Vorberg and Schulze, 2002] D. Vorberg, H.-H. Schulze, Linear phase-correction in synchronization: predictions, parameter estimation, and simulations, J. Math. Psychol., 46 (2002), pp. 56-87
6.22
中帯状皮質と補足運動野を含む領域において神経活動の増加が見られた．
[Cunnington et al., 2002] R. Cunnington, C. Windischberger, L. Deecke, E. Moser, The preparation and
execution of self-initiated and externally-triggered movement: a study of event-related fMRI, Neuroimage, 15
(2002), pp. 373-385
[Gerloﬀ et al., 1998] C. Gerloﬀ, J. Richard, J. Hadley, A.E. Schulman, M. Honda, M. Hallett, Functional
coupling and regional activation of human cortical motor areas during simple, internally paced and externally
paced ﬁnger movements, Brain, 121 (1998), pp. 1513-1531
[Lau et al., 2004] H.C. Lau, R.D. Rogers, N. Ramnani, R.E. Passingham, Willed action and attention to the
selection of action, Neuroimage, 21 (2004), pp. 1407-1415
6.23
行動的および神経的応答の両方における文脈ベースの違いが観察された．
[Decety et al., 2004] J. Decety, P.L. Jackson, J.A. Sommerville, T. Chaminade, A.N. Meltzoﬀ, The neural
bases of cooperation and competition: an fMRI investigation, Neuroimage, 23 (2004), pp. 744-751
[Fairhurst et al., 2012] M.T. Fairhurst, P. Janata, P.E. Keller, Cerebral CortexBeing and Feeling in Sync with
an Adaptive Virtual Partner: Brain Mechanisms Underlying Dynamic Cooperativity, Cereb. Cortex (2012)
4

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