2021 Fiscal Year Research-status Report
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
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20K12588
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 顔識別 / TE野 / ニューロン / 深層ネットワーク / 連想記憶モデル |
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| 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、相互情報量解析により、ネットワークとしての情報処理像を明らかにする。また、計算機シミュレーションにより連想記憶モデルを基に時間的コーディングを支える神経回路モデルを構築し、神経機構の理解につなげる。
2021年度は神経回路モデルの構築を試みた。連想記憶モデルに簡単なビット列を入力することで、時間的コーディングに関わる神経活動を定性的に模すことはできていた（Matsumoto et al., 2005）。入力を画像データとする神経回路モデルにおいて時間的コーディングを検証する必要があった。そこで、初期視覚野の情報処理を模し画像認識の精度が高い深層ネットワーク（Xception net）に、連想記憶モデル（Hopfieldモデル）を組み合わせた。この組み合わせモデルに画像データを入力したところ、出力が「犬」に続いて「ダルメシアン」のように、画像中の物体のカテゴリーを階層的に表現することが観察された。深層ネットワークのみでは階層的な出力は観察できない（Matsumoto et.al., 2021）。すなわち、深層ネットワークに組み合わせた連想記憶モデルにより階層的な情報の出力が可能であり、連想記憶モデルにおける回帰結合がその出力に重要であることが示唆された。これらの結果を論文誌で発表した（Matsumoto et.al., 2022）。
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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
計算機シミュレーションによる神経機構の理解に取り組み、研究成果を論文誌として発表したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き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。
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| Causes of Carryover |
神経回路モデルの構築を主に進めたため次年度使用額が生じた。実験のための実験補助員の雇用に使用する。
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[Presentation] Effects of different facial surface properties on neuronal activity in the temporal cortex and on discrimination learning in macaque monkeys2021
Author(s)
Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, 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81回大会
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[Presentation] Effects of differences in facial surface properties on temporal cortical neuronal activity and discrimination learning in macaque monkeys2021
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44回日本神経科学大会
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