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スパースモデリングを用いた顔の個体認知の神経機構の解明

Publicly Offered Research

Project AreaInitiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
Project/Area Number 26120535
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

菅生 康子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報研究部門, 主任研究員 (40357257)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsスパースモデリング / 顔 / 個体識別 / 側頭葉 / 単一ニューロン活動 / 個体認知
Outline of Annual Research Achievements

スパースモデリングを用いて認知機能を知覚と記憶の相互作用の観点から取り扱う枠組みを、電気生理学データに基づくデータ駆動アプローチで構築することを目指す。我々の社会生活を支える脳の重要な機能の1つ、顔の個体や表情の認知は、入力された視覚情報から、髪、眉、眼、鼻、口などの要素を取り出し、その組み合わせとしての顔を知覚するプロセスと、過去に見た経験により形成された記憶から想起された顔と今見ている顔とを照合するというプロセスの統合によって可能になると考えられる。これまでの研究から、知覚のプロセスには側頭皮質の顔細胞からの情報が、記憶のプロセスには内側側頭葉の概念細胞の情報が関与していると考えられる。個体認知に関わるニューロンを推定する手法を構築するため、顔の倒立提示により個体認知の成績が低下するという心理学的現象に基づき、顔の倒立提示が側頭皮質の情報処理に与える影響を調べた。その結果、側頭葉視覚連合野の神経細胞は、顔を倒立で見た時、顔であるという情報は獲得できるが、個体や表情についての情報を獲得することは困難になることが分かった。さらに、個体認知の神経機構を明らかにする次のステップとして、顔の倒立提示によって保たれる大まかな分類情報と失われる情報に着目し、顔画像のコーディングの特性を調べた。ニューロン集団として大まかな分類が観察された区間の活動について、各々のニューロンがヒトとサルの分類に寄与する度合いと正立と倒立の分類に寄与する度合いを調べた。その結果、ヒトかサルかの大まかな分類に寄与するニューロンと顔の倒立提示の影響を受けるニューロンが異なることが示唆された。ニューロン集団がコードする顔画像の特徴量を検討した結果、サルとヒトの分類には顔の幅や長さが、ヒトの個体分類には目から前髪までの距離や顔の幅が、サルの表情分類には顔の長さに加えて口の大きさが効果的であることが示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Information accumulation over time in monkey inferior temporal cortex neurons explains pattern recognition reaction time under visual noise2017

    • Author(s)
      Kuboki R, Sugase-Miyamoto Y, Matsumoto N, Richmond BJ, Shidara M
    • Journal Title

      Frontiers in Integrative Neuroscience

      Volume: 10 Pages: 43-43

    • DOI

      10.3389/fnint.2016.00043

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Face inversion decreased information about facial identity and expression in face-responsive neurons in macaque area TE.2014

    • Author(s)
      Sugase-Miyamoto Y, Matsumoto N, Ohyama K, Kawano K.
    • Journal Title

      J Neurosci

      Volume: 34 Issue: 37 Pages: 12457-12469

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0485-14.2014

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Small effect of upcoming reward outcomes on visual cue-related neuronal activity in macaque area TE during conditional association2014

    • Author(s)
      K.Ohyama, Y.Sugase-Miyamoto, N.Matsumoto, C.Sato, M.Shidara
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 88 Pages: 28-38

    • DOI

      10.1016/j.neures.2014.08.004

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Neuronal mechanisms underlying the face inversion effect in macaque area TE2017

    • Author(s)
      Sugase-Miyamoto Y
    • Organizer
      NICT-NSF Collaborative Workshop on Computational Neuroscience
    • Place of Presentation
      脳情報通信融合センター、吹田市
    • Year and Date
      2017-01-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Multiplex representation of information in face responsive neurons of monkey area TE2016

    • Author(s)
      Ichikawa H, Igarashi Y, Masutani Y, Kawano K, Okada M, Sugase-Miamoto Y
    • Organizer
      Neuroscience 2016
    • Place of Presentation
      San Diego, CA, USA
    • Year and Date
      2016-11-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The effect of visual noise on the behavioral reaction time during pattern recognition is explained by the information encoded in the Macaque inferior temporal neuronal responses2016

    • Author(s)
      久保木 亮介、菅生-宮本 康子、松本 有央、Barry J Richmond、設楽 宗孝
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜市
    • Year and Date
      2016-07-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] The effect of face inversion on the neuronal population activity in the monkey area TE2016

    • Author(s)
      菅生-宮本 康子、松本 有央、赤穗 昭太郎、河野憲二
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜、横浜市
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] サルTE野における顔の大まかな分類に関連するニューロン群と正立顔・倒立顔の分類に関連するニューロン群は異なる2015

    • Author(s)
      Matsumoto N, Sugase-Miyamoto Y, Kawano K
    • Organizer
      第92回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      神戸コンベンションセンター(神戸市)
    • Year and Date
      2015-03-23
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Members of face-responsive neurons in monkey area TE that contribute to global categorization of faces and to upright-face versus inverted-face categorization are different.2014

    • Author(s)
      Matsumoto N, Sugase-Miyamoto Y, Kawano K
    • Organizer
      Neuroscience 2014
    • Place of Presentation
      Washington, DC
    • Year and Date
      2014-11-19
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Neural response characteristics that are invariant to face inversion in monkey area TE2014

    • Author(s)
      Sugase-Miyamoto Y, Matsumoto N, Kawano K
    • Organizer
      第37回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川)
    • Year and Date
      2014-09-12
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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