多点同時記録による側頭葉における階層的な顔画像情報のコーディング機構の解明

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12588
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 菅生 康子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (40357257)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 情報処理 / ニューロン / 側頭葉 / 顔 / 視覚

Outline of Annual Research Achievements

顔識別の神経基盤と考えられる、側頭皮質ニューロンによる顔画像情報の時間的コーディングの神経機構を明らかにすることを目的としている。時間的コーディングとは、側頭皮質TE野の神経発火に、顔の大まかな分類（サルかヒトか）が詳細な分類（個体や表情）より時間的に早くコーディングされる現象として観察できる。その神経機構を明らかにするため、側頭皮質のTE野とそれより前段階の処理を行うTEO野において、顔画像に対するニューロン活動を記録し、ネットワークとしての情報処理像を明らかにする。具体的には、階層的に分類できる刺激画像（ヒトとサル、図形、に分類でき、また顔画像は個体と表情で分類できる）を注視課題を遂行中の実験動物に提示する。側頭皮質TE野あるいはTEO野で神経活動の多点同時記録を行う。神経活動が表現する顔の分類に関する相互情報量を経時的に解析する。その時間的ダイナミクスを比較し、顔の分類に関する情報の流れを明らかにする。2020年度はTEO野あるいはTE野で記録したニューロン活動データについて相互情報量解析を適用し、個々のニューロンにおける顔の分類に関する情報量の時間的ダイナミクスを調べた。今後、TEO野とTE野の情報処理を比較することにより、TE野における時間的に早い大まかな分類情報が、TEO野から伝えられる可能性について検討する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

側頭皮質TEO野あるいはTE野のニューロン活動データを基に顔の分類に関する情報量の時間的ダイナミクスを解析することができたため。

Strategy for Future Research Activity

TEO野とTE野の情報処理を比較し、顔の分類に関する情報の流れを明らかにする。

Causes of Carryover

データ解析を主に進めたため次年度使用額が生じた。2021年度分として請求した助成金と合わせて実験のための実験補助員の雇用に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Comparison of neuronal responses in primate inferior-temporal cortex and feed-forward deep neural network model with regard to information processing of faces (2021)
  • Author(s): Matsumoto Narihisa、Mototake Yoh-ichi、Kawano Kenji、Okada Masato、Sugase-Miyamoto Yasuko
  • Journal Title: Journal of Computational Neuroscience Volume: - Pages: -
  • DOI: 10.1007/s10827-021-00778-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Effects of differences in physical surface properties on facial expression discrimination in macaque monkeys (2020)
  • Author(s): Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • Organizer: 第43回 日本神経科学大会
• [Presentation] Effects of different physical surface properties on face discrimination learning in macaque monkeys (2020)
  • Author(s): Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • Organizer: 日本動物心理学会第80回大会