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2016 Fiscal Year Annual Research Report

ヒトの個性を司る知覚・認知脳機能の定量理解

Research Project

Project/Area Number 15H05311
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

西本 伸志  国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 主任研究員 (00713455)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords神経科学 / 意味空間 / fMRI / 脳情報デコーディング / 予測モデル
Outline of Annual Research Achievements

ヒトの多様な知覚・認知機能を司る脳内情報表現の定量的理解を推進するため、動画視聴下を含む各種タスク下におけるヒト脳活動を機能的磁気共鳴画像法(fMRI)を用いて記録した(実験にあたっては、その内容について事前説明の上で書面同意を得られた被験者を対象とした。また得られたデータは匿名化して保管する等、プライバシーと個人情報保護を遵守した)。またこれらと各時刻における刺激・タスク条件の特徴を表す各種アノテーション(タグ付け)との関連について多変量解析手法によってモデル化した。得られたモデルを解析することで、知覚・認知を司る脳内情報表現空間の定量、その大脳皮質における寄与分布の同定と個人間比較、および脳活動からの体験内容のデコーディング技術の開発等を行った。特に、お茶の水女子大学および産業技術総合開発機構との共同研究によってヒト脳活動から知覚内容を文章として解読することに初めて成功した(Matsuo et al., 2016 ACL SRWにて発表)。
これらにより、平成28年度中の関連実績として4件の論文発表(Cukur et al., 2016 The Journal of Neuroscience; Huth et al., 2016 Frontiers in Systems Neuroscience; Nishimoto and Nishida 2016 Trends in Cognitive Sciences; Nishimoto et al., 2017 Journal of Vision)を行った。またオランダ・Radboud UniversityおよびUniversity of Amsterdamにおける国際招待講演を含む多数の招待講演および学会発表等を行った。これらの成果はNHK、PC Watch、日刊工業新聞等の各種マスメディアでも報道された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前年度に引き続き、多様な知覚・認知条件を可能な限り包括的に含む刺激や認知タスクの選定、それらを用いた脳活動計測実験(機能的磁気共鳴画像法; fMRI)、および得られたデータのエンコーディングモデル解析を介した知覚・認知空間の同定とそれらの個人間比較・検証等を行った。また上記の実験・解析によって得られた知見を援用した脳活動デコーディング技術の開発と検証等を進めることが出来た。これらの進捗を総合的に鑑みて、研究はおおむね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

解析をまとめるために充分なデータを得るため、引き続き脳神経活動計測実験を行う。また深層学習等の近年における数理的解析手法の飛躍的進歩を適宜援用し、解析手法の高度化を推進する。

  • Research Products

    (31 results)

All 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 12 results,  Invited: 14 results)

  • [Journal Article] Lining up brains via a common representational space.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S, Nishida S.
    • Journal Title

      Trends in Cognitive Sciences.

      Volume: 20 Pages: 565-567

    • DOI

      10.1016/j.tics.2016.06.001

  • [Journal Article] Decoding the semantic content of natural movies from human brain activity.2016

    • Author(s)
      Huth AG, Lee T, Nishimoto S, Bilenko NY, Vu A and Gallant JL
    • Journal Title

      Front. Syst. Neurosci.

      Volume: 10 Pages: -

    • DOI

      10.3389/fnsys.2016.00081

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] unctional Subdomains within Scene-Selective Cortex: Parahippocampal Place Area, Retrosplenial Complex, and Occipital Place Area.2016

    • Author(s)
      Cukur T, Huth AG, Nishimoto S, Gallant JL.
    • Journal Title

      The Journal of Neuroscience

      Volume: 36 Pages: 10257-10273

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.4033-14.2016

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Eye movement-invariant representations in the human visual system.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S, Huth AG, Bilenko NY, Gallant JL.
    • Journal Title

      Journal of Vision

      Volume: 17 Pages: -

    • DOI

      10.1167/17.1.11

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 自然視知覚の脳内情報表現2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      第23回東京臨床脳画像解析研究会
    • Invited
  • [Presentation] Modeling and decoding human brain activity evoked by natural movies.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      OIST Computational Neuroscience Course
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Voxelwise modeling with distributed word representations reveals the similarity and dissimilarity of semantic structures between a large-scale text corpus and the human brain.2016

    • Author(s)
      西田 知史, Alexander G Huth, Jack L Gallant, 西本 伸志
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
  • [Presentation] Decoding words from human brain activity during mental imagery of natural movies.2016

    • Author(s)
      三宅 佑果, 西田 知史, 西本 伸志
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
  • [Presentation] Population sparseness is lower in V4 than in V1.2016

    • Author(s)
      三田 真志郎, 池添 貢司, 深澤 宇紀, 西本 伸志, 藤田 一郎
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
  • [Presentation] fMRIを用いたヒト全脳イメージングによる脳内情報表現の定量理解2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      第24回分子複合医薬研究会
    • Invited
  • [Presentation] Generating Natural Language Descriptions for Semantic Representations of Human Brain Activity.2016

    • Author(s)
      Matsuo E, Kobayashi I, Nishimoto S, Nishida S, Asoh H
    • Organizer
      The 54th Annual Meeting of the Association for Computational Linguistics (ACL) Student Research Workshop
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modeling and decoding of natural visual cognition.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      The European Conference on Visual Perception (ECVP) 2016
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Modeling and decoding of natural visual experiences.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      Formal DCC lecture at Donders Institute
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Modeling and decoding of natural visual experiences.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      Amsterdam Brain and Cognition (ABC) colloquium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Deciphering visual brains via images and words.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      Vision over Vision workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヒト大脳皮質における意味情報表現2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      第16回全脳アーキテクチャ勉強会
    • Invited
  • [Presentation] Modeling the human brain under natural vision.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      Collaborative Research in Computational Neuroscience (CRCNS) Conference
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Response sparseness for natural movies in macaque V1 and V4 estimated by 2-photon calcium imaging.2016

    • Author(s)
      Ikezoe K, Fukazawa T, Nishimoto S, Mita S, Fujita I
    • Organizer
      Society for Neuroscience Annual Meeting 2016
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自然な視覚体験を支える脳内情報表現2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      ImPACT未来開拓研究会2016
    • Invited
  • [Presentation] Semantic representation of human brain activity2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      The 2nd Twin research international symposium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Unsupervised hierarchichal K-means for video stimuli codes for brain activity in the human visual cortex.2016

    • Author(s)
      Seeliger K, Nishimoto S, van Gerven MA
    • Organizer
      Neural Information Processing Systems (NIPS) workshop - Representation Learning in Artificial and Biological Neural Networks
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト脳神経活動の定量モデル化と解読2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      定量生物学の会 第8回年会
    • Invited
  • [Presentation] Modeling and decoding of brain activity during natural vision.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      NICT-NSF Collaborative Workshop on Computational Neuroscience
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脳神経科学と人工知能の接点: 基礎から社会応用まで2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      応用脳科学アカデミー
    • Invited
  • [Presentation] Semantic representation in the human brain: Brain models, AI, and applications.2016

    • Author(s)
      Nishimoto S
    • Organizer
      AI in Asia: AI for Social Good
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 統合失調症における脳内意味表象異常の可視化と定量2016

    • Author(s)
      松本有紀子, 孫樹洛, 村上晶郎, 西田知史, 西本伸志, 高橋英彦
    • Organizer
      第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • [Presentation] 自然な体験の脳内表象理解へのチャレンジ2016

    • Author(s)
      西本伸志
    • Organizer
      第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • Invited
  • [Presentation] 自然動画に含まれる画像特徴量に対するサルV1野およびV4野の神経細胞群の応答2016

    • Author(s)
      畑中岳, 池添貢司, 竹内遼介, 稲垣未来男, 西本伸志, 藤田一郎
    • Organizer
      電子情報通信学会NC研究会
  • [Presentation] 大脳皮質における予測符号化を模倣した動画像予測に関する取り組み2016

    • Author(s)
      藤山千紘,小林一郎,西本伸志,西田知史,麻生英樹
    • Organizer
      情報処理学会第79回全国大会
  • [Presentation] スパースコーディングを用いた脳活動の意味表象推定への取り組み2016

    • Author(s)
      川瀬千晶,西本伸志,西田知史,麻生英樹
    • Organizer
      情報処理学会第79回全国大会
  • [Presentation] 深層学習を用いた画像刺激による脳活動データの説明文生成2016

    • Author(s)
      松尾映里,小林一郎,西本伸志,西田知史,麻生英樹
    • Organizer
      情報処理学会第79回全国大会

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Published: 2018-12-17  

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