自由視中の物体の認知過程におけるタイミング表現の可能性

• Project/Area Number: 17J40112
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Brain biometrics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 山根 ゆか子 大阪大学, 生命機能研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 眼球運動 / 物体認知 / 視覚情報処理 / 自由視 / 高次視覚野

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、自由に目を動かしながら物体を認識する際の物体の脳内表現に発火の時系列パターンが使われているかどうか検証することである。本年度は、単一および複数のニューロン活動について解析を行った。単一ニューロンの解析では、はじめて物体に目を向けた時に比べ、その後に同じ物体に目を向けた時では発火頻度の低下と、刺激選択性の向上が見られた。しかしながら、物体は複数のニューロンの発火パターンの違いによって表現されていると考えられることから、はじめて物体に目を向けた時とその後に同じ物体に目を向けた時とで複数のニューロンの発火パターンがどのように異なるのかを検証した。第一に、物体を見ている時の複数のニューロンの発火パターンを多次元ベクトルとし、異なる物体を表すベクトルがどの程度類似しているのかをcosine similarityを用いて定量した。その結果、はじめて物体に目を向けた時よりも、その後に同じ物体に目を向けた時の方が、異なる物体間でのベクトルの差が大きい（つまり、異なる物体はより区別されている）ことがわかった。第二に、同時に記録したニューロンの発火パターンを定量的に比較するため、特異値分解や、非負値行列因子分解などの、数学的手法を用いて、注視した物体ごとの複数ニューロンの発火パターンを解析した。その結果、視覚刺激提示後、はじめて物体に目を向けた時に比べ、その後に同じ物体に目を向けた時では、複数ニューロンの発火パターンが、より複雑になっていることがわかった。このことは、注視を繰り返して行く過程で、注視する物体の脳内表現がより疎で効率的なものに変化してくことを示している可能性がある。このような現象は、これまでの感覚情報処理のスキーム（刺激に対する反応としての物体の脳内表現）とは異なり、能動的な運動と感覚の協調的な働きによる予測的符号化に沿うものである。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] チリ大学(チリ)
• [Int'l Joint Research] ユーリッヒ研究所/アーヘン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ユーリッヒ研究所/アーヘン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] チリ大学(チリ)
• [Int'l Joint Research] ユーリッヒ研究所/アーヘン工科大学(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] チリ大学(チリ)
• [Journal Article] Switch from ambient to focal processing mode explains the dynamics of free viewing eye movements (2017)
  • Author(s): Junji Ito, Yukako Yamane, Mika Suzuki, Pedro Maldonado, Ichiro Fujita, Hiroshi Tamura, and Sonja Gruen
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 印刷中 Issue: 1 Pages: 1082-1082
  • DOI: 10.1038/s41598-017-01076-w
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] The neuronal activity of macaque visual cortices during free viewing. (2019)
  • Author(s): Y. Yamane J. Ito, Joana Cristian, P.E. Maldonado, H. Tamura, I. Fujita, K. Doya, S. Gren,
  • Organizer: Mechanism of brain and mind the winter workshop 2019
• [Presentation] Inferring fixated objects in free viewing from parallel neuronal spiking activities in macaque monkeys. (2018)
  • Author(s): Y. Yamane J. Ito, Joana Cristian, P.E. Maldonado, H. Tamura, I. Fujita, K. Doya, S. Gren,
  • Organizer: 第４１回日本神経科学学会（Neuro2018）
• [Presentation] Representation of fixated objects by multiple single unit activity in visual cortices of freely viewing macaque monkeys. (2018)
  • Author(s): Y. Yamane J. Ito, Joana Cristian, P.E. Maldonado, H. Tamura, I. Fujita, K. Doya, S. Gren,
  • Organizer: Federation of European Neuroscience Societies (FENS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Inferring fixated objects in free viewing from parallel neuronal spiking activities in macaque monkeys. (2018)
  • Author(s): Y. Yamane J. Ito, J. Cristian, P.E. Maldonado, H. Tamura, I. Fujita, K. Doya, S. Gruen
  • Organizer: 第４１回日本神経科学学会（Neuro2018）
• [Presentation] Representation of fixated objects by multiple single unit activity in visual cortices of freely viewing macaque monkeys. (2018)
  • Author(s): Y. Yamane J. Ito, J. Cristian, P.E. Maldonado, H. Tamura, I. Fujita, K. Doya, S. Gruen
  • Organizer: Federation of European Neuroscience Societies (FENS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Switch from ambient to focal processing mode explains the dynamics of free viewing eye movements. (2017)
  • Author(s): J. Ito, Y. Yamane, M. Suzuki, P.E. Maldonado, I.Fujita, H,Tamura, S.Gruen
  • Organizer: European Conference on Visual Perception (ECVP)
  • Int'l Joint Research
• [Funded Workshop] the 15th Asia-Pacific Conference on Vision (2019)