下側頭葉視覚連合野における顔を表現する機能構造の枠組み

• Project Area: Clarification of the mechanism of face recognition by interdisciplinary research
• Project/Area Number: 23119729
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 谷藤 学 独立行政法人理化学研究所, 脳統合機能研究チーム, チームリーダー (60197530)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000); Fiscal Year 2012: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2011: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: 下側頭葉 / 物体像認識 / 機械学習 / 機能コラム / 光学的計測 / 顔認識 / クラスター解析 / カラム / 機能構造

Outline of Annual Research Achievements

サル下側頭葉視覚連合野において「顔」が下側頭葉視覚連合野において、階層的に表現されていることを昨年度明らかにした。一番上位の階層は、脳表上の数㎜の領域を占めるドメインで顔全般に対して他の物体像より高い反応を示す。2番目の階層は、ドメインの中にあって、脳表上で0.5㎜の大きさを持つカラムである。個々のカラムは、顔の種類（ヒトの顔かサルの顔か）や、顔の目鼻が正しく配置されているか否かに対して異なる反応を示す。これらの結果から、ドメインは顔のカテゴリーを表現し、ドメインの中のコラムは顔の中にある図形特徴を表現していると推測した。
本年度は、カラムが図形特徴を表現しているという直接的な証拠を得るために、カラムのさまざまな物体像に対する応答のばらつきを説明できるような図形特徴を決定する試みを行った。この研究では、まず100個の物体像に対するカラムの応答を記録する。次に、細胞が符号化している図形特徴が多くの自然画像のどこかに顕在化していると考えて、刺激画像を含まない5万個の自然画像の断片の中から、細胞の応答をよく説明する断片を、機械学習の手法で探索する。この手法によって、神経細胞の物体像刺激に対するばらつきの64％を説明できる画像断片を見つけ出すことに成功した。これらの画像断片は、局所的なエッジと色の組み合わせによって構成されており、その組み合わせの仕方によって、顔の部分を検出しているカラムや顔のパーツの配置の全体的な特徴を検出しているものがあった。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] L1正則化ロジスティック回帰によって明らかにされた下側頭葉視覚連合野における階層的視覚情報表現 (2013)
  • Author(s): 内田豪
  • Journal Title: 電子情報通信学会論文誌D Volume: J96-D
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] High-density multielectrode array with independently maneuverable electrodes and silicone oil fluid isolation system for chronic recording from macaque monkey (2012)
  • Author(s): N. Miyakawa
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Methods Volume: 211 Issue: 1 Pages: 114-124
  • DOI: 10.1016/j.jneumeth.2012.08.019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Parallel Mitral and Tufted Cell Pathways Route Distinct Odor Information to Different Targets in the Olfactory Cortex (2012)
  • Author(s): Kei Igarashi, Nao Ieki
  • Journal Title: Journal of Neuroscience Volume: 32 Issue: 23 Pages: 7970-7985
  • DOI: 10.1523/jneurosci.0154-12.2012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Which image is in awareness during binocular rivalry? Reading perceptual status from eye movements (2012)
  • Author(s): R. Hayashi
  • Journal Title: Journal of Vision Volume: 12 Issue: 3 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1167/12.3.5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functional topography of rod and cone photoreceptors in macaque retina determined by retinal densitometry (2012)
  • Author(s): G. Hanazono
  • Journal Title: Investigative Ophthalmology & Visual Science Volume: 53 Issue: 6 Pages: 2796-2803
  • DOI: 10.1167/iovs.11-9252
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] サル下側頭葉視覚連合野における機能の階層構造と顔の表現 (2012)
  • Author(s): 佐藤多加之
  • Journal Title: BRAIN and NERVE Volume: 64 Pages: 831-839
• [Journal Article] In vivo layer visualization of rat olfactory bulb by a swept source optical coherence tomography and its confirmation through electrocoagulation and anatomy (2011)
  • Author(s): Watanabe H, Rajagopalan U, Nakamichi Y, Igarashi K, Madjarova V, Kadono H, Tanifuji M
  • Journal Title: Biomedical Optics Express Volume: 2 Issue: 8 Pages: 2279-2287
  • DOI: 10.1364/boe.2.002279
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Swept source optical coherence tomography as a tool for real time visualization and localization of electrodes used in electr ophysiological studies of brain in vivo (2011)
  • Author(s): Watanabe H, Rajagopalan U, Nakamichi Y, Igarashi K, Kadono H, Tanifuji M
  • Journal Title: Biomedical Optics Express Volume: 2 Issue: 11 Pages: 3129-3134
  • DOI: 10.1364/boe.2.003129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Which image is in awareness during binocular rivalry? Reading perceptual states from eye movements
  • Author(s): Hayashi, R., Tanifuji, M.
  • Journal Title: Journal of Vision Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Neural mechanisms to represent information about face category and visual features simultaneously in inferotemporal cortex (2012)
  • Author(s): M. Tanifuji
  • Organizer: 43rd NIPS International Symposium
  • Place of Presentation: Okazaki, Japan
  • Year and Date: 2012-10-30
  • Invited
• [Presentation] Face database of non-human primates (2012)
  • Author(s): T. Sato
  • Organizer: 43rd NIPS International Symposium
  • Place of Presentation: Okazaki, Japan
  • Year and Date: 2012-10-30
• [Presentation] Computational approach to estimate visual features represented by face selective cells in macaque anterior inferior temporal cortex (2012)
  • Author(s): T. Owaki
  • Organizer: 43rd NIPS International Symposium
  • Place of Presentation: Okazaki, Japan
  • Year and Date: 2012-10-30
• [Presentation] The singularity string: A revised model of pinwheels in cat orientation columnar structures revealed by functional optical coherence tomography (2012)
  • Author(s): Y. Nakamichi
  • Organizer: Neuroscience 2012/SfN's 42nd Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Continuous mapping of mirror face rotation in macaque inferior temporal cortex (2012)
  • Author(s): C.P. Lin
  • Organizer: Neuroscience 2012/SfN's 42nd Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Cortical organization linking object features and categories (2012)
  • Author(s): T. Sato
  • Organizer: Neuroscience 2012/SfN's 42nd Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Diversity of visual features represented in a face selective sub-region of macaque anterior inferior temporal cortex (2012)
  • Author(s): T. Owaki
  • Organizer: Neuroscience 2012/SfN's 42nd Annual Meeting
  • Place of Presentation: New Orleans, USA
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Fine scale functional organization in face-selective region of primate inferior temporal cortex (2012)
  • Author(s): C.P. Lin
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] The singularity string: a revised structure of singularity of orientation columns in primary visual cortex (2012)
  • Author(s): Y. Nakamichi
  • Organizer: 第35回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: Nagoya, Japan
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] A computational model reveals that the face domain of macaque inferotemporal cortex (IT) represents multiple visual features (2011)
  • Author(s): Owaki T, Vidal-Naquet M, Sato T, Cateau H, Ullman S, Tanifuji M
  • Organizer: 41st Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience 2011)
  • Place of Presentation: 米国、ワシントンDC
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] The functional optical coherence tomography (fOCT) :a technique to visualize 3D cortical functional structures (2011)
  • Author(s): Tanifuji M
  • Organizer: KSBNS-MCCS-Asia Conference 2011
  • Place of Presentation: 韓国、ソウル(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-20