2016 Fiscal Year Annual Research Report
スパースモデリングから脳における視覚物体像の時空間表現に挑む
| Project Area | Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling |
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| Project/Area Number |
25120004
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
谷藤 学 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, チームリーダー (60197530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 多加之 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 研究員 (20391964)
内田 豪 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 専門職研究員 (50321732)
大橋 一徳 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 疾病研究第三部, 流動研究員 (90617458)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 物体認識 / 下側頭葉視覚連合野 / マシンビジョン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、物体像表現の空間構造の解明（課題１）、物体像表現の空間構造と時間構造の統合理解(課題2)、脳における物体像のスパース表現の意味を解明する（課題3）の3課題から成る。そのそれぞれについて以下の進展があった。
（課題１）前年の実績報告にある初期視覚野の3次元機能構造の可視化について、さらに、解析に検討を加え、論文として発表した。
（課題２）物体像表現の時間構造の理解に関係した課題として、注視課題でトレーニングしたサルから様々な位置に提示した視覚刺激の対する高次視覚野の応答を記録し、視野のどこに提示されるかによって、応答の潜時が異なることを発見した。同様の記録を初期視覚に関連する領域でも行った結果、このような物体像の提示位置による潜時の違いは見られなかった。これらのことから、物体像の提示位置によって、異なる神経回路メカニズムで情報が低次から高次に送られていることが示唆された。この成果は論文として公表された。
（課題３）自然画像の断片の中から高次視覚野の物体像応答を説明できる図形特徴を抽出するアルゴリズムについて交差検定など様々な方向から検討を行い、妥当性を明らかにした。研究の過程で大きな問題となったのは神経細胞の応答の試行毎のゆらぎである。一般にゆらぎの影響を除くためには、多くの試行について記録する必要がある。しかし、慣れによって試行を繰り返すと応答が次第に減弱するという問題点がある。我々は試行回数を増やす代わりに、より多くの物体像の応答を計測することで問題の解決をはかることができた。
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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
ここまでの成果が2本の論文に結実した。課題3は、計測データの計算論的な解析を含むが、それにおいて、神経活動記録の質と量が重要なファクターであることが研究の進展に伴って明らかになった。計測方法に新しい技術を導入した結果、質・量ともに優れたデータの収集ができるようになったことが研究の進展に大きく貢献していることは特筆に値する。
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| Strategy for Future Research Activity |
3課題とも順調に推移しているので、遅れはあるものの計画に変更点はない。また、論文としての公表も順調である。
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[Journal Article] 3D topology of orientation columns in visual cortex revealed by functional optical coherence tomography.2018
Author(s)
Nakamichi, Y., Kalatsky, V. A., Watanabe, H., Sato, T., Rajagopalan, U.M., Tanifuji, M.
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Journal Title
J. Neurophysiol.
Volume: 119
Pages: 1562-1575
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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