2017 Fiscal Year Annual Research Report
Protein-based visual receptive fields for image processing
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15K00226
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
岡田 佳子 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (50231212)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | バクテリオロドプシン / 光受容タンパク質 / 画像フィルター / 空間フィルタリング / 微分応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
受容野とは視覚細胞がもつ限られた刺激応答範囲のことで，興奮と抑制領域で構成される．本研究は，視物質類似の「光合成タンパク質」を用いた視覚受容野型の情報処理素子を開発し，アナログ画像処理に適用することを目的としている．最終年度は，神経節X細胞を模倣した2値化DOGフィルターに注目し，空間だけでなく，時周波数特性を検討し，マッピングを試みた．
2枚ののITO基板にbRをディップコートし，入射側ITOに直径 5 mm の円形パターン，出射側ITOに内径5 mm，外径15 mm の円環状パターンを残してピールオフして，それぞれ興奮領域，抑制領域に対応させた．ITO電極間に電解質溶液(KCl 500 mmol/L, HEPES 0.2 mmol/L, pH 8.2)を封入し，抑制領域をネガフィルムで覆って出力を拮抗させた．フィルター素子上に，空間周波数（1 mm 当たりの格子の周期数）0.02～0.25 mm－1 の正弦波格子画像を走査速度 4～400 mm/s で走査した．光電流出力のピーク値をプロットした空間周波数特性は，2値化bR-DOGフィルター構造を高速フーリエ変換（FFT）した結果とよく一致し，神経節細胞と同様に受容野構造にのみ依存することが分かった．さらに走査格子の時間周波数依存性を確かめるため，時間周波数=空間周波数×走査速度を一定（1～8 Hz）としてプロットしたところ，時間周波数に関わらず，常に 0.0949 mm－1（波長10.54 mmに対応）をピークとする同様のプロファイルを示した．これらを時空間周波数特性としてマッピングしたところ，フィルター構造に由来する空間周波数特性と，bR光検出器の応答速度に由来する時間周波数特性に分離できることが明らかとなった．
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