2017 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 | Tamagawa University |
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Principal Investigator |
小松 英彦 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (00153669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
郷田 直一 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (30373195)
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, 主任研究員 (30645312)
本吉 勇 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (60447034)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 質感 / 光沢知覚 / 美醜判断 / マカクザル / 脳科学 / 素材識別 / 表面反射特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
小松はマカクザルの下側頭皮質において見出し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引き続き進めた。このためにまず注視課題遂行中の２頭のサルの下側頭皮質からニューロン活動を記録し、光沢選択性ニューロンが記録される上側頭溝下壁の小領域を同定した。次に、サルに光沢識別課題を行わせ、この小領域付近に微小電気刺激を加えた時と加えない時で識別行動に差があるかどうかを調べた。また小領域付近にGABA作動薬のムシモルを微量注入し、注入前後での行動の差を調べた。その結果、微小電気刺激、ムシモル注入いずれにおいても行動への差が見られた。ただし、行動に影響の起きる場所は必ずしも光沢選択性ニューロンが記録された場所と完全に一致はしていなかった。また横井と共同して下側頭皮質のニューロンがどのように素材選択性を持つかを解析する実験を進めた。本吉は，任意の画像特徴の高次カテゴリカル表現を分析することを可能にする錯視現象を発見した。また高次画像統計量において生じる視覚残効を発見し，方位信号間のco-circularityがテクスチャ知覚における重要な次元であることを示した。さらに、多数の視覚刺激の知覚量や情動価を非常に少ない試行数で順序づけ定量化することを可能にする新たな心理物理学実験手法を開発した。郷田は素材の視覚情報表現に関して、深層ニューラルネットワーク(DNN)を使用した解析を進展させ、DNN各層の特徴と素材の質感との関係を網羅的に調べ、階層によって表現されている素材特性が異なっていることを確認した。
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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
光沢選択性ニューロンが記録された場所の付近で電気刺激やムシモル注入により、光沢識別行動にどのような影響が生じるかを調べる実験を２頭のサルで行うことができた。この実験により、光沢選択性ニューロンが下側頭皮質中央部の特定の領域に存在することが計５半球で確認され、更に確実度が増した。またそれらのニューロン活動と光沢知覚の因果関係についての貴重なデータが得られた。
また感性的質感認知については新しい実験手法の開発が進み、多数の視覚刺激の知覚量や情動価を非常に少ない試行数で順序づけ定量化することを可能にするなど、感性的質感認知メカニズムの理解に向けた方法の開発が進んだ。更に深層学習を用いて質感認知の情報処理の仕組みを調べるために整えた環境を生かして、深層ニューラルネットワークの階層によって素材識別に関する異なる情報が表現されていることが確認されるなど興味深い結果が得られている。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 |
光沢選択性ニューロンが記録される部位付近での微小電気刺激とムシモル注入による行動への影響を調べたデータは多数記録された。これらのデータの解析を更に進めることにより、光沢知覚の神経基盤に関する理解を深める。また光沢知覚以外の光学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。
特定の視覚課題において利用される画像情報の時間的発展を分析する新たな心理物理学実験手法と脳波分析を組み合わせ，質感の認知と情動反応の時間ダイナミクスを統一的視野から検討する。また、これまでの解析により、素材質感において重要な視覚特徴が明らかになりつつある。また、その特徴を操作して画像を合成する技術の開発にも着手した。今後これらを進め、素材の質感に関する情報表現と変換、および脳情報処理との関係を明らかにすることを目指す。
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