2015 Fiscal Year Research-status Report
運動視覚におけるマルチスケール神経情報処理機構の解明
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15K06709
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三浦 健一郎 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (20362535)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹村 文 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90357418)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 運動視覚 / 眼球運動 / 生理学 / 脳・神経 / 神経科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
視覚システムは高度に並列化された神経経路からなる。本研究で対象とする運動視覚においては、大脳皮質の内外を通る複数の神経経路から構成されることが知られており、それぞれの神経経路では異なる空間解像度あるいは時間解像度で視覚運動情報が抽出され、それらの結果を統合することによって最終的な出力に到ると考えられる。視野の動きによって起こる視運動性反応には情報処理のスケール（解像度）が異なる複数の神経経路が関わると考えられ、その視覚－運動システムではまさにそのようなマルチスケール情報処理が行われていると考えられる。本研究では、視野の動きを解析するシステムとその出力としての眼球運動反応に着目し、運動視覚システムのマルチスケール情報処理のメカニズムの解明を目指す。
ヒトおよびサルを対象とした研究では、様々な空間周波数の輝度正弦波縞あるいは色正弦波縞刺激を様々なスピード（時間周波数）で動かすことによって得られた視運動性眼球反応を解析した。その結果、視覚系の輝度運動と色運動の解析システムの時間・空間周波数特性とその差異、輝度運動と色運動の解析システムの出力の統合様式を示す新たな所見を得た。さらに、視運動性眼球反応の異なる反応フェーズが異なる時間・空間周波数特性を持つことを示す所見を得た。マウスを対象とした研究では運動錯視刺激に対する視運動性眼球運動を解析した。二つのフレームの仮現運動刺激を平均輝度の画面を間に挟んで呈示するとヒトでは実際と反対の方向の動きを知覚するが、マウスの視運動性反応もヒトの錯視や運動反応と同様に反対方向に起こることがわかった。しかし、その時間特性はヒトと異なることも明らかとなった。
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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
平成２７年度において、ヒトとモデル動物の視覚システムの時空間周波数特性を明らかにするための実験手続きと視覚系のフィルタ特性を明らかにするための実験手続きを確立した。コンピュータグラフィクスを用いた視覚刺激呈示システムおよび、眼球運動と神経活動の同時記録システムを研究代表者及び研究分担者の研究実施機関に導入し、ヒトとモデル動物を対象とした行動実験を既に開始している。ヒトを対象とした行動実験を行い、視運動性反応を引き起こすために用いる視覚刺激、データの取得方法、行動データの解析方法等について検討し、視覚システムの時空間周波数特性を調べるための実験・解析手続きを確立すると共に、ヒト視覚システムの時空間周波数特性を調べ、異なる反応フェーズで特性に違いがあることが既にわかっている。また、サルを対象とした実験では既に２頭のサルの視運動性眼球運動反応のトレーニングが終了し、眼球運動の記録を開始し、ヒトとの類似点、相違点の検討を開始している。また、視覚系のフィルタ特性を明らかにするための実験手続き及び解析手続きについても検討し、ヒト及びモデル動物を対象とした実験を開始している。そのうちマウスの視覚特性については学会報告を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は引き続き、ヒトと動物を対象として視運動性反応のデータを継続的に収集すると共に、サルを対象とした神経生理学的実験と薬理学的実験と用いた構成的研究を開始する計画である。神経生理学的実験では行動実験で確立した実験課題を用いて大脳皮質の視覚応答特性を調べる。薬理学的実験ではサル大脳皮質の不活性化実験を行い、その前後で視運動性反応の時空間周波数特性や視覚系のフィルタ特性を比較し、視運動性反応に関わる複数の視覚情報処理経路の視覚特性を調べる計画である。また、構成的研究では取得済みのデータ及びこれから得られる新データを用いて運動視の情報処理メカニズムを推測し、視覚情報処理のモデルを眼球運動制御モデルに組み込み、画像入力から眼球運動出力を得るまでのプロセスをシミュレーションで再現することで、メカニズムを理解する計画である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由については、本年度に予定していた実験動物の購入と成果報告の一部、論文投稿の一部を次年度に行うこととしたためである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、実験動物の購入、実験用消耗品、共同実験および研究成果報告のための旅費、論文誌投稿のための費用として使用する計画である。
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