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スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明

Publicly Offered Research

Project AreaInitiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling
Project/Area Number 26120514
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionThe University of Electro-Communications

Principal Investigator

宮脇 陽一  電気通信大学, その他部局等, 准教授 (80373372)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2015: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords脳・神経 / 認知科学 / スパースモデリング / 脳機能計測 / 機械学習 / 物体認識
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、多様な物体画像が「いつ」脳活動に表現されるのかをスパースモデリングを用いて定量化する手法についての研究をさらに押し進めつつ、画像特徴量と物体カテゴリ表現ダイナミクスの関係性の検証を開始した。この目標達成のため、以下の項目を特に重点的に実施した。
1.背景除去済み物体画像を用いたMEG計測実験:MEG信号からの物体カテゴリ予測成績をより高め、結果の信頼性を向上させるため、物体画像刺激に含まれている背景部分を除去した。この背景除去済み物体画像を用いて、新たにMEG信号計測実験を行った。
2.MEG信号からの皮質上神経電流分布推定と物体カテゴリ情報の時間分解予測解析:背景除去済み画像に対して得られた新しいMEG信号を用いて皮質上神経電流分布を推定した。推定された皮質上神経電流分布の各時刻の信号をパターン識別アルゴリズムを用いて解析することにより、物体カテゴリの情報がいつ脳内に表現されているのかを同定した。
3.皮質上神経電流分布推定の精度評価:皮質上神経電流分布推定結果の精度評価を行うため、人工データを用いた解析を行った。具体的には、本研究で主たる解析対象とする脳部位に人工的な神経電流源をおき、それをもとに頭皮上で計測される脳磁場信号をシミュレートし、シミュレートした信号から逆に皮質上神経電流分布を推定することで、どの程度正確に原信号を復元出来たかを厳密評価した。
4.物体カテゴリ画像特徴量の定量化:コンピュータビジョンの分野で物体カテゴリの認識に大きな成果を挙げているDeep convolutional neural network(DCNN)を用いて、MEG信号計測実験で用いた物体画像刺激に対応する高次画像特徴量を抽出した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] 機能的磁気共鳴画像法を用いた神経コードの解読2015

    • Author(s)
      宮脇陽一
    • Journal Title

      システム/制御/情報

      Volume: 59 Pages: 353-359

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Deep convolutional neural networkを用いた低酸素適応前後のアストロサイトの画像判別2016

    • Author(s)
      田中草介, 新タ雅啓, 正本和人, 宮脇陽一
    • Organizer
      ニューロコンピューティング研究会
    • Place of Presentation
      玉川大学
    • Year and Date
      2016-03-22
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2016

    • Author(s)
      宮脇陽一, 佐藤匡, 田中草介, 伊藤紀基
    • Organizer
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」2015年度公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      神戸大学統合研究拠点
    • Year and Date
      2016-03-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 自然画像観察時における注視順序の物体カテゴリ依存性2016

    • Author(s)
      赤松和昌, 宮脇陽一
    • Organizer
      日本視覚学会2016年冬季大会
    • Place of Presentation
      工学院大学
    • Year and Date
      2016-01-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒト視覚系における物体画像表現の時間構造2016

    • Author(s)
      宮脇陽一
    • Organizer
      東京大学文学部心理学研究室第31回心理学研究室セミナー
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2016-01-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Information spreading of magnetoencephalography source localization and its effect on neural decoding2015

    • Author(s)
      Masashi Sato, Okito Yamashita, Masa-aki Sato, Yoichi Miyawaki
    • Organizer
      International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science"
    • Place of Presentation
      Mielparque Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2015-12-14
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヒト視覚野における物体カテゴリ表現の時間的構造の解明2015

    • Author(s)
      佐藤匡, 宮脇陽一
    • Organizer
      Pre-symposium workshop: Brain, Mind, and Life Support Technology
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-11-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Neural dynamics of object representation in the human brain2015

    • Author(s)
      Yoichi Miyawaki, Masashi Sato
    • Organizer
      International Symposium on Object Vision in Human, Monkey, and Machine
    • Place of Presentation
      The University of Electro-Communications
    • Year and Date
      2015-11-05
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 脳磁場信号源推定において生じる情報漏洩と脳情報デコーディングへの影響2015

    • Author(s)
      佐藤匡, 山下宙人, 佐藤雅昭, 宮脇陽一
    • Organizer
      第25回日本神経回路学会全国大会
    • Place of Presentation
      電気通信大学
    • Year and Date
      2015-09-02
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2015

    • Author(s)
      宮脇陽一, 佐藤匡
    • Organizer
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」領域会議
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学
    • Year and Date
      2015-07-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2014

    • Author(s)
      宮脇陽一
    • Organizer
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」領域第3回領域班会議/2014年度公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Relationship between timing of object category representation and the level of category abstraction in the human visual cortex2014

    • Author(s)
      Masashi Sato, Yoichi Miyawaki
    • Organizer
      2014 Asia-Pacific Conference on Vision
    • Place of Presentation
      Takamatsu, Japan
    • Year and Date
      2014-07-19 – 2014-07-22
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2014

    • Author(s)
      宮脇陽一
    • Organizer
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」領域第2回領域班会議
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2014-06-19 – 2014-06-21
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Remarks] MIYAWAKI LAB.

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] Object Vision in Human, Monkey, and Machine

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp/ovs/

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Remarks] MIYAWAKI LAB.

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp

    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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