2015 Fiscal Year Research-status Report
時間遅延鏡デバイスを用いた自閉症モデル霊長類における同調行動の解析
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15K21651
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
三村 喬生 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 微細構造研究部, 日本学術振興会特別研究員(PD) (60747377)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 行動神経学 / 計算モデル / 社会性 / 同調 / 霊長類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、小型霊長類コモン・マーモセットを対象に、リアルタイムの3Dモーションキャプチャ・システムを用いた時間遅延鏡デバイスを用い、社会的同調行動の定量的解析を目的として進めている。
研究1年目の平成27年度は、完全3Dモーションキャプチャ・システムの開発に注力した。当初の予定では、(株)SPICE製のOptiTrack等のヒト研究で実績のあるシステム(ハードウェア・ソフトウェア)の導入を検討していたが、コモン・マーモセットにおいて試験した結果、測定用ケージ壁面(ステンレスもしくは塩ビ)があるとトラッキングが困難であり、自由行動下での測定が困難である事が明らかになった。また、測定空間を広く設定する必要があり、実験設備要件も厳しい。
このため、Kinectによる4方向からの撮像と、力学モデルシミュレーションにより、3Dモーションキャプチャを実装し、齧歯類研究において実績を上げている富山大学の松本惇平助教と共同開発を開始した。
撮像ソフトウェア、マーモセット骨格推定モデル、および測定用行動実験装置の開発を行い、概ね完了した。現時点で、頭・胴・腰の位置および額・耳の白い毛を手掛かりとした頭の方向の検出を30frame/sec精度で追跡可能であり、成果をまとめ、学会発表を予定している。ただし、目標とする精度に達するには、Kinectの装置特性による近赤外光線のちらつきから生じるエラー値の処理に関して改良が必要である。
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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
コモン・マーモセットの3Dモーションキャプチャ・システムの開発において、既存のヒト測定用装置と骨格モデルの応用では困難であるという試験結果を得た。これは、(1) 身体が小さく相対的に運動速度が高い事、(2) 3次元姿勢が多様で骨格モデルに対してフレキシビリティが必要な事、更に、(3) 撮影装置上の律速(壁面越しの観察が必要、実験空間の広さが制約される)による。
これらを考慮し、既に齧歯類において実績のある小型測定装置としてKinectに着目し、富山大の松本惇平准教授と共同研究を開始した。結果、上述したヒトにおいて開発された装置よりも小型で自由度が高く、測定環境に適合したモーションキャプチャ・システムが概ね完成した。
当初の計画では、1年目に時間遅延鏡システムを概ね完成させる事を予定していたが、実際に実施する事でシステム開発上の問題が明らかになった。これに基づき、測定系としての要件を再度整理して小型動物において実績のあるシステムを応用する事により、研究環境に適合した独自システムの開発が、運用に向けて順調に進んでいる事から、研究全体としては概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究において中心となる時間遅延鏡システムの開発において、コモン・マーモセットの3次元モーションキャプチャの確立が解析上の最大の難関である。
現時点で、Kinectを用いた新規システムの立ち上げは概ね完了し、そのエラー値処理について改良し、実装する。この時点で成果をまとめ、研究発表を行う。
その後、単純な行動試験として、録画画像の提示による応答行動の類似性についての定量を行う。3次元モーションキャプチャを行う事で、視線や運動量について提示動画と個体の行動の時間相関を評価可能であり、マーモセットの同調行動について一定の評価を得られると期待できる。この時点で2報目の成果として研究発表を行う。
この予備実験において、最終目標であるリアルタイム計測による時間遅延鏡課題に向けての行動実験装置と手続きの最適化を行う。並行し、時間遅延に必要な画像処理プログラムの開発を行う事で、本年度中の実験実施を見込む。
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| Causes of Carryover |
当初見込んでいた、ヒトの3次元モーションキャプチャシステムに関わるハードウェア(高解像度Webカメラ8個)および専用解析ソフトウェア(解析系に合わせた改良版)の購入を予定していたが、予備試験の結果、適用を断念した。このため、その後に予定していた魚眼レンズ付カメラ・大型ディスプレイ・解析用ソフトウェア等の購入に至っていない。これらに関し、次年度使用を予定している。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上述の要因により、より安価で自由度の高い3次元モーションキャプチャシステムの独自開発を進め、概ねの成果を得ている。今後、実験系への適用を進め、測定ケージの改良の後、時間遅延鏡システムに必要な機材（ディスプレイ・専用PCなど）と結果の解析用ソフトウェアの購入を実施する。
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Research Products
(1 results)
