2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology |
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| Project/Area Number |
15H05916
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| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
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Principal Investigator |
小松 英彦 生理学研究所, 生体情報研究系, 教授 (00153669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
本吉 勇 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60447034)
下川 丈明 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (30645312)
郷田 直一 生理学研究所, 生体情報研究系, 助教 (30373195)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 質感 / 視覚 / 表面反射特性 / 素材識別 / 脳活動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小松は郷田と共にマカクザルにおいてさまざまな素材の画像に対する脳活動を機能的MRIによって計測したデータを、素材の視触覚経験の前と後で比較した。その結果、高次視覚野である下側頭皮質後部領域では活動が経験前後で変化し、視触覚経験の後ではヒトの素材に対する知覚特性と類似の活動パターンを示すことを見出し報告した。またサルの下側頭皮質の光沢選択性ニューロンの活動のダイナミクスを下川と共に解析し、異なる情報間でニューロン集団が表現し始める潜時に違いがあることを見出した。また光沢選択性ニューロンの活動が光沢知覚と因果関係を持つかどうかを検証する実験を開始した。このために２頭のマカクザルにさまざまな物体刺激の光沢の大小関係を見分ける光沢識別課題を訓練した。本吉は，質感の美醜判断に関わるメカニズムとその時間特性を心理物理学実験と画像解析により検討した．その結果，人間は少数の画像統計量に基づき素早く特定の表面質感を心地よい・気持ち悪いと評価することを見出した．これは，表面質感の意識的な知覚とは独立に，低次の画像情報から直接に嗜好と嫌悪の反応を引き起こす処理経路が脳内に存在することを示唆している．この成果は国内学会で発表賞を受賞し，H28年度の国際会議に採択された．また，材質カテゴリの認知や質感属性の知覚において利用される画像情報の時間的発展を分析するための心理物理学実験手法を探索しつつ，眼球運動計測や脳波計測を含む実験システムの構築を進めた。光沢知覚は形状知覚とも関係する。下川は光沢画像から3次元形状を復元するアルゴリズムを作ることで、その脳内ネットワークの処理過程について調べている。これまでは鏡面反射成分におけるorientationと形状曲率との関係を用いて形状の復元を試みていた。H27年度はそれに拡散反射成分における輝度極性と形状曲率符号との関係を加えることで、より複雑な形状復元が行えることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
素材知覚という質感の重要な機能について、サルを用いた研究から視触覚経験により脳の特定の活動の変化が、素材印象の変化と対応していることが示され、素材知覚のメカニズムの一端を明らかにすることができた。また感性的質感認知についても嗜好や嫌悪に関わる処理の解明に向けて新しい知見が得られてきた。これらのことから順調に進んでいると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
質感認知については、光沢知覚以外の光学的特性や触覚的特性についても心理物理的計測や神経活動記録により、多元的な質感表現の解明を進めていく。また、それらの質感知覚において利用される画像情報の時間的発展を分析するための心理物理学実験手法の探索を更に進め，眼球運動などの行動計測やニューロン活動や脳波の計測によりダイナミクスの解析を進める。また、多層ニューラル ネットを用いて画像解析を行うなどの計算環境を準備し、大規模データを利用した情報処理の解明を進める。
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