2017 Fiscal Year Annual Research Report
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17H00742
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
北澤 茂 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00251231)
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2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 視覚安定性 / サッケード / 背景座標 / 楔前部 / 深層学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は毎秒3回も目を動かすのに、周囲の世界は動かない。脳はいかにして視覚世界を安定させるのか。我々は、ずれた網膜像が「背景」を基準にして統合されるという「背景座標仮説」を提唱し、網膜像が高速に背景座標に統合されるという心理学的な知見と、頭頂葉内側の楔前部が有力な候補であることを示す機能画像のデータを得た。本研究では、1)「背景座標ニューロン」がサルの楔前部に存在すること、2)先行知見を基に構築した人工神経回路の楔前部相当層に背景座標ニューロンが自律的に獲得されること、3）楔前部の外乱により世界が揺れること、を示す。これら3段階の研究を通じて、楔前部の背景座標が視覚世界を安定化していることを証明する。2017年度は下記の項目に関してそれぞれ成果を挙げた。
1) サルを用いた神経生理学的研究
サルの楔前部の延べ1275個のニューロンの活動を計測した。うち68個は受容野が背景に固定されている背景座標系ニューロンだった。一方、157個は受容野が網膜座標系に固定されている網膜座標系ニューロンだった。さらに、受容野が網膜座標系から背景座標系にダイナミックに変化するニューロンも発見した。これらのデータは、背景座標系ニューロンが楔前部に存在することを明確に示すとともに、網膜座標系から背景座標系への変換にも楔前部が寄与していることを示唆している。
2) 人工神経回路を使った学習実験
深層学習の技術を用いて、網膜像を眼球運動の指令情報で平行移動する人工神経回路を構築することに成功した。中間層には低次視覚野で見出されるようなガボール関数型（縞模様）の受容野を持つ人工ニューロンが形成された。またこれらの受容野は、眼球運動指令に応じて平行移動することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1）サルを用いた神経生理学的研究においては、想定通り背景座標系ニューロンが楔前部に存在することの確証を得た。さらに、刺激提示から200 msの短期間に座標系が網膜座標系から背景座標系に変化するという極めて示唆に富んだニューロンが存在するという予想外の発見があった。本成果は海外の学会でも高い評価を受けたため、当初の計画以上に進展していると判断する。
2）人工神経回路を使った学習実験においては、眼球運動指令によって受容野が動くというremapping現象を示すニューロンが形成されることを発見した。これは、想定を超える発見であった。以上の理由から当初の計画以上に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
楔前部の外乱によって、世界が揺れることを示すための実験に着手する。眼球運動計測と干渉せずに視野全体を随意に動かすことができる仮想現実装置を導入する。さらに、最近報告された交流電流の「うなり」を用いた脳深部刺激法を導入して、楔前部に外乱を与えるのに適した刺激条件を検討する。
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Research Products
(4 results)
