JP4619809B2 - 言語処理機能測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、被験者の言語処理に関する実験を行うための言語処理機能測定装置に関するものである。

従来から、被験者に先行刺激となる第１の単語（プライム）を呈示し、その後一定時間経過後に後続刺激となる第２の単語（ターゲット）を呈示して、その第２の単語に対する反応時間を計るというプライミング実験等の言語実験が行われている。

この言語実験では、被験者に呈示される単語のリストを予め作成する必要があるが、従来この単語リストの作成においては、もっぱら新聞紙、雑誌、単行本、辞書、データベースなどの資料から手作業で、カテゴリや語彙など所望の条件に合うものを抽出している。

ところが、この抽出作業では、膨大な資料の中から単語それぞれに対して逐一判断しなければならない等、手間や時間がかかってしまう上に、経験により不適当な単語を除いて、対象とする年齢、性別、学歴等に該当する被験者群に対して、アンケート調査などで妥当性を確認しなければならない。

また手作業で行うので、設定した条件を満たす単語であっても、その単語毎に条件を満たす度合いが異なり、その結果計測データに悪影響を及ぼしてしまい、信頼できる実験結果を得ることができないという不具合も生じてしまう。

さらに、上記実験には一定数以上の単語が必要となるが、抽出する単語の数と、設定条件の数や厳しさとの間にはいわゆるトレードオフの関係があるので、手作業で行うとなると、短時間で適切な条件を見つけて所望の単語数を得るのは非常に困難であり、所望の単語数を得るためにはどの条件を緩めて良いか、あるいはその条件設定の仕方についての試行錯誤に長い時間を要するという問題もある。
特開２００１−３７７３３

そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決するためになされたものであり、設定条件に精密に統制された単語を抽出することをその所期課題としたものである。

すなわち本発明に係る言語処理機能測定装置は、被験者に単語を呈示する単語呈示手段と、前記被験者の生体活動を計測する生体活動計測手段と、前記生体活動計測手段によって計測された情報を演算する演算手段を構成するコンピュータと、を具備する言語処理機能測定装置であって、前記コンピュータが、被験者に呈示される単語を示す単語データ、その単語のカテゴリデータ及びその単語の属性データをそれぞれ関連付けて格納している単語データベースと、前記単語データベースを検索条件に基づいて検索し、所定のカテゴリに属しあるいは関連し、且つ所定の単語属性を満たす単語を示す単語データを抽出する単語抽出部とを備え、前記単語呈示手段が、前記単語抽出部が抽出した単語データが示す単語の一部又は全部を呈示するものであることを特徴とする。

このようなものであれば、設定条件に精密に統制された単語を抽出することができるので、単語を抽出に要する時間・手間を低減することができる。さらに、統制条件の不適切さによる計測データへの影響を可及的に少なくすることができ、実験結果の信頼性を向上させることができる。その上、必要な単語数が得られる条件設定にフィードバックすることができ、手作業による試行錯誤すること無しに所望の単語数を得ることができる。

また、呈示する単語の文字数が異なることにより、被験者の視線が動いてしまい、これにより脳活動などの反応に影響が出てしまう。このような不具合を解消するためには、前記単語抽出部が、さらに所定の文字数の単語を示す単語データを抽出するものであることが望ましい。

具体的な実施の態様としては、前記カテゴリが、階層的に単語の分類を示すものであり、前記属性が、単語がどの程度馴染みがあるかを示す指標である単語親密度と、単語のカタカナ、平仮名、漢字等の表記の妥当性を示す指標である表記妥当性とを含むものであることが考えられる。また属性は、視覚形態、音韻、意味をも含む概念である。

例えばプライミング実験等に用いるためには、前記単語呈示手段が、前記単語抽出部が抽出した単語データから設定された少なくとも第１の単語と第２の単語を所定時間間隔置いてそれぞれ被験者に呈示するものであることが望ましい。

具体的な実施の態様としては、前記生体活動計測手段が、前記被験者の脳活動を計測する脳活動計測手段を備え、前記コンピュータが、前記脳活動計測手段からの脳活動計測データに基づいて、前記被験者の脳活動の時間変化を示す脳活動時間データあるいは前記被験者の脳活動をしている位置を示す脳活動位置データの少なくとも１つを算出する脳活動データ算出部を備えていることが考えられる。

同様に、前記生体活動計測手段が、前記被験者が前記単語を認識したときに自覚的に操作する操作手段を備え、前記コンピュータが、前記操作手段からの操作信号に基づいて、前記被験者の応答時間あるいは課題正答率の少なくとも１つを示す行動指標データを算出する行動指標データ算出部を備えていることが考えられる。

言語処理機能測定の目的に応じて、種々の条件設定を行えるようにするためにはオペレータからの検索条件を受け付けるための検索条件受付部を備え、前記単語抽出部が、オペレータが設定した検索条件に基づき、前記単語データベースを検索して、所定のカテゴリに属しあるいは関連し、所望の単語属性を満たす単語を示す単語データを抽出するものであり、さらに、オペレータが設定した検索条件に基づいて、所定の文字数の単語を示す単語データを抽出するものであることが望ましい。

具体的な検索条件の入力の態様としては、前記検索条件が、複数の検索条件の論理式からなるものであることが考えられる。ここで、「論理式」とは、論理和及び論理積及び否定並びにこれらの組み合わせを含む。

このように本発明によれば、設定条件に精密に統制された単語を抽出することできるので、単語の抽出に要する時間・手間を低減することができる。さらに、計測データへの影響を可及的に少なくすることができ、実験結果の信頼性を向上させることができる。その上、必要な単語数が得られる条件設定にフィードバックすることができ、短時間で所望の単語数を得ることができる。

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る言語処理機能測定装置1は、図１に模式的に示すように、被験者Ｈに単語を呈示する単語呈示手段２と被験者Ｈの脳活動を計測する脳活動計測手段３と、被験者Ｈが単語を認識したときに自覚的に操作する操作手段４と、演算装置５とを備えている。

単語呈示手段２は、後述する単語抽出部５２により抽出された単語を画像として投影する投影手段２１と、被験者Ｈに向けて投影手段２１からの像を反射させるためのミラー２２と被験者Ｈが実際に見る半透過型スクリーン２３とからなる。なお、脳活動計測に影響のない程度において、例えばＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイあるいはプラズマディスプレイなどを用いて、演算装置５から送信されてくる単語データが示す単語をその画面上に表示するようにしても良い。

投影手段２１は、例えばプロジェクタであり、後述する単語取得部５３が取得した１対の単語のうち第１の単語（プライム）を約０．１秒間呈示して、その後一定時間（例えば０．５〜１秒）経過後に第２の単語（ターゲット）を約０．１秒間呈示する。その後、２〜３秒の間隔をおいて新たな１対の単語を、同様に第１の単語（プライム）と第２の単語（ターゲット）を被験者Ｈに呈示する。実験によっては、第２の単語の後に第３、第４、・・・、の単語が呈示するようにしても良い。

脳活動計測手段３は、ＳＱＵＩＤ磁気センサ３１を用いた脳磁界計測装置（MEG）であり、磁気シールドルームＳＲ内に設置している。

操作手段４は、被験者Ｈが単語呈示手段２により半透過スクリーン２３に表示された単語を認識した時に、被験者Ｈにより操作される押しボタンやマウスやジョイスティック、キーボード等のことであり、被験者Ｈにより操作されると、その操作信号が演算装置５に送信されるように構成している。

演算装置５は、図２に示すように、ＣＰＵ５０１、不揮発性乃至揮発性のメモリ５０２、入出力インタフェース５０３などを備えたいわゆるコンピュータであって、キーボードやマウス等の入力手段６、ディスプレイ等の出力手段７が接続されており、前記メモリ５０２に記憶させた所定のプログラムにしたがって前記ＣＰＵ５０１をはじめとする各周辺機器が協働することにより、図３に示すように、単語データベースＤ１、検索条件データ受付部５１、単語抽出部５２、単語取得部５３、操作信号受付部５４、脳活動計測データ受付部５５、行動指標データ算出部５６、脳活動データ算出部５７等としての機能を発揮する。かかる演算装置５は、単体により上記各部Ｄ１、５１〜５７として機能させるようにしても良いし、複数のコンピュータを用いて、上記各部Ｄ１、５１〜５７として機能させるようにしても良い。もちろん、汎用のコンピュータを利用してメモリにソフトウェアをプログラムして構成してもよいし、専用の論理回路を用いて完全に或いは一部をハードウェアで構成しても構わない。

以下に各部を詳述する。

単語データベースＤ１は、単語をカテゴリ毎に分類して格納しているカテゴリデータベースＤ１１と、そのカテゴリデータベースＤ１１に関連して単語毎にその属性を示す値を格納している単語属性データベースＤ１２とからなる。単語属性データベースＤ１２内には単語がどの程度馴染みがあるかを示す数値化された指標である単語親密度データ、及び単語のカタカナ、平仮名、漢字等の表記の妥当性を示す数値化された指標である表記妥当性データを単語毎に格納している。具体的には、図４及び図５に示すような形式で格納している。

検索条件データ受付部５１は、オペレータが入力手段６により入力した検索条件データ及びその検索条件間の論理式データを受信して、単語抽出部５２に出力するものである。ここで、論理式とは論理和、論理積、否定あるいはこれらの組み合わせなどである。

単語抽出部５２は、検索条件データ及び論理式データに基づいて、単語データベースＤ１内に格納されているカテゴリデータベースＤ１１及び単語属性データベースＤ１２を横断的に検索して、その検索条件により決められるカテゴリ及び属性を満たす単語を示す単語データを抽出するものである。

検索条件としては、食物、スポーツ、動物などの実験課題から必要とされる各カテゴリに属するという条件、文字数の条件、カタカナ／平仮名／漢字かな混じりの各表記であるという条件、単語親密度の条件、あるいは表記妥当性の条件などがある。

具体的な検索条件としては、カテゴリとして食物、文字数として３文字、表記としてカタカナ、単語親密度として７段階中６以上、表記妥当性として５段階中４以上という個別条件を入力し、さらにこれら個別条件の論理積を検索条件としたならば、単語抽出部５２は、最初にカテゴリデータベースからカテゴリが食物の単語を示す単語データを抽出して、その単語それぞれに対して、文字数、単語親密度、表記妥当性等の検索条件を満たすかを判断し、検索条件を満たす単語データを抽出する。そして上記検索条件の場合には、図４及び図５に示すように例えば「リンゴ」が単語抽出部５２により抽出される。

単語取得部５３は、単語抽出部５２により抽出された複数の単語データの中から、第１の単語及び第２の単語からなる１対を取得して、その１対の単語を単語呈示手段２に出力するものである。出力する際には、第１の単語を始めに単語呈示手段２に出力し、その後予め設定された時間経過後に第２の単語を単語呈示手段２に出力する。また、一度取得して単語呈示手段２に呈示された単語は新たに取得しないようにしている。また、単語取得部５３は、単語呈示開始時間のトリガパルスを行動指標データ算出部５６及び脳活動データ算出部５７に出力するものである。

操作信号受付部５４は、操作手段４から操作信号を受信して行動指標データ算出部５６に出力するものである。

脳活動計測データ受付部５５は、脳活動計測手段３からの脳活動計測データを受け付け、脳活動データ算出部５７に出力するものである。

行動指標データ算出部５６は、単語取得部５３から単語呈示開始時間のトリガパルスを受信し、操作信号受付部５４から操作信号を受信して被験者Ｈが呈示された単語を認識するまでの応答時間を算出するものである。さらに、操作信号に基づいて、被験者が呈示された単語を正答しているか誤答しているかを判断し、その正答率を算出するものである。

脳活動データ算出部５７は、単語取得部５３から単語呈示開始時間のトリガパルスを受信し、さらに脳活動計測データ受付部５５から脳活動計測データを受信して、そのデータを加算平均、フィルター処理、活動源推定などの信号処理を行い、被験者の脳活動の時間変化を示す脳活動時間データあるいは前記被験者の脳活動をしている位置を示す脳活動位置データを算出し、そのデータを出力手段７に出力するものである。

次に、このような構成の言語処理機能測定装置１についてその動作を図６を参照しつつ以下に説明する。

まず、オペレータが検索条件を入力手段６により入力する（ステップＳ１）。その検索条件を示す検索条件データを検索条件データ受付部５１が受信して、単語抽出部５２にその検索条件データを出力する。そして、その検索条件データに基づいて単語抽出部５２が単語データを抽出する（ステップＳ２）。抽出された単語データは、例えば演算装置５のメモリ５０２に一次的に格納される。

その後、単語取得部５３がメモリ５０２に格納されている単語データから、１対毎に単語データを取得して単語呈示手段２に出力し（ステップＳ３）、単語呈示手段２が被験者Ｈに第１の単語（プライム）を呈示して、第２の単語（ターゲット）を呈示する（ステップＳ４）。

単語取得部５３から送られた単語呈示開始時刻などの情報に同期したトリガパルス及び操作信号に基づいて、行動指標データ算出部５６が、応答時間あるいは課題正答率の少なくとも１つを算出する（ステップＳ５）。同時に、脳活動データ算出部５７がトリガパルス及び脳活動計測データに基づいて、脳活動時間データあるいは脳活動位置データの少なくとも１つを算出する（ステップＳ６）。その後、これらデータを出力手段７に出力する（ステップＳ７）。そして、測定が終了したならば（ステップＳ８）、そこで測定を終了し、そうでないならば、単語取得部５３が新たに対となる単語を取得し単語呈示手段２に出力して同様の動作を継続する。

このように構成した言語処理機能測定装置１によれば、設定条件に精密に統制された単語を抽出することできるので、単語の抽出に要する時間・手間を低減することができる。さらに、計測データへの影響を可及的に少なくすることができ、実験結果の信頼性を向上させることができる。その上、手作業による試行錯誤が短時間でできるため必要な単語数が得られる条件設定にフィードバックすることができる。このように、抽出する単語の文字数の条件設定やカテゴリレベルの条件設定を必要な単語数を得る条件下で最適化できるので、脳活動などの反応に与える悪影響を可及的に少なくすることができ、実験結果の信頼性を向上することができる。

さらに、カテゴリについては、同一のカテゴリに属するとか、一段上のレベルとの関連があるとか、逆に当該カテゴリに属しない単語だとか、カテゴリ的に反対の単語であるとか、様々な条件設定が可能であり、また視覚形態・音韻・意味などの単語特性についても同様な様々な条件設定が可能となる。

また、条件設定の仕方によっては、見慣れた又は聞き慣れた単語、珍しい単語、よく知っていても表記が見慣れない単語などを使って、脳活動の差を計測したり、見慣れない単語リストを繰り返し見ることによる学習効果を計測することができる。失語症患者の検査において、カテゴリや意味の把握を調べ、また幼児の言語発達度や理解度の検査にも好適に利用することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、単語抽出部が抽出した単語データを単語取得部により取得し、単語呈示手段で呈示するようにしているが、予め単語のみを単語抽出部により抽出して、例えばフロッピーディスク等に保存しておき、測定するときにそのフロッピーディスクをコンピュータに読み取らせることにより、単語取得部に取得させ、単語呈示手段で呈示するようにしても構わない。

実験の用途に応じては、例えば、方言のカテゴリ及びその方言の属性や幼児語のカテゴリ及びその幼児語の属性を前記それぞれのデータベースに格納するようにしてもよい。

さらに、３つ以上の単語を次々と呈示するカテゴリ実験や、単一の単語を呈示してカテゴリ判断を求める実験などにも応用できる。

また、脳活動計測手段はＭＥＧ（脳磁波計測）に限られず、ＥＥＧ（脳波計測）、ｆＭＲＩ（機能的磁気共鳴画像）、ＰＥＴ（ポジトロンＣＴ）、ＮＩＲＳ（近赤外光分光イメージング）等を用いることができることは言うまでもない。

その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本実施形態に係る言語処理機能測定装置の模式的構成図。 同実施形態における演算装置の機器構成図。 同実施形態における演算装置の機能構成図。 同実施形態における単語親密度を示す表。 同実施形態における表記妥当性を示す表。 同実施形態における言語処理機能測定装置の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１・・・言語処理機能測定装置
２・・・単語呈示手段
３・・・脳活動計測手段（生体活動計測手段）
４・・・操作手段（生体活動計測手段）
５・・・演算手段
Ｄ１・・・単語データベース
５１・・・検索条件データ受付部
５２・・・単語抽出部
５６・・・行動指標データ算出部
５７・・・脳活動データ算出部

Claims (6)

1. 被験者に単語を呈示する単語呈示手段と、
   前記被験者の生体活動を計測する生体活動計測手段と、
   前記生体活動計測手段によって計測された情報を演算する演算手段を構成するコンピュータと、を具備する言語処理機能測定装置であって、
   前記コンピュータが、被験者に呈示される単語を示す単語データ、その単語のカテゴリデータ及びその単語の属性データをそれぞれ関連付けて格納している単語データベースと、
   前記単語データベースを検索条件に基づいて検索し、所定のカテゴリに属しあるいは関連し、且つ所定の単語属性を満たす単語を示す単語データを抽出する単語抽出部とを備え、
   前記単語呈示手段が、前記単語抽出部が抽出した単語データが示す単語の一部又は全部を呈示するものである言語処理機能測定装置。
2. 前記単語抽出部が、さらに所定の文字数の単語を示す単語データを抽出するものである請求項１記載の言語処理機能測定装置。
3. 前記カテゴリが、階層的に単語の分類を示すものであり、
   前記属性が、単語がどの程度馴染みがあるかを示す指標である単語親密度と、単語のカタカナ、平仮名、漢字等の表記の妥当性を示す指標である表記妥当性とを含むものである請求項１又は２記載の言語処理機能測定装置。
4. 前記生体活動計測手段が、前記被験者の脳活動を計測する脳活動計測手段を備え、
   前記コンピュータが、前記脳活動計測手段からの脳活動計測データに基づいて、前記被験者の脳活動の時間変化を示す脳活動時間データあるいは前記被験者の脳活動をしている位置を示す脳活動位置データの少なくとも１つを算出する脳活動データ算出部を備えていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の言語処理機能測定装置。
5. 前記生体活動計測手段が、前記被験者が前記単語を認識したときに自覚的に操作する操作手段を備え、
   前記コンピュータが、前記操作手段からの操作信号に基づいて、前記被験者の応答時間あるいは課題正答率の少なくとも１つを示す行動指標データを算出する行動指標データ算出部を備えていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の言語処理機能測定装置。
6. 前記単語呈示手段が、前記単語抽出部が抽出した単語データから設定された少なくとも第１の単語と第２の単語を所定時間間隔置いてそれぞれ被験者に呈示するものである請求項１、２、３、４又は５記載の言語処理機能測定装置。