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三次元形状表現を生成する大脳視覚皮質の神経メカニズムの研究

研究課題

研究課題/領域番号 12J03368
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 知覚情報処理・知能ロボティクス
研究機関筑波大学

研究代表者

羽鳥 康裕  筑波大学, システム情報工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード視覚系 / 大脳皮質 / 脳・神経 / 計算論的モデル / 形状 / 視覚 / 計算論モデル / 心理物理学
研究概要

物体の形状は、大脳皮質視覚野の腹側経路において符号化・表現される。視覚野の神経表現を生成する符号化原理・神経メカニズムを検討するための計算論モデルを構築した。はじめに、V4野の神経細胞の曲率選択性を生成する符号化原理を検討した。モデルV2細胞の反応に対してスパースコーディングを適用することにより、基底関数を求めるモデルを構築した。スパース性と基底関数の関係を検討するために、スパース性の度合いが異なる基底関数群を求めた。その結果、中程度のスパース性を持つ基底関数群は曲率選択性を再現した。これは、スパース性がV4細胞の曲率選択性の生成において重要な役割を担うことを示唆する。次に、曲率選択性を実現する神経メカニズムを検討するために、昨年度に提案した局所的な方位情報(V1細胞の反応)を統合するV4モデルを修正し、再解析を実施した。統合するV1細胞に応じて、面表現が生成される場合があると仮定し、曲率選択性と面表現の関係を検討した。その結果、面表現が生成されるようにV1細胞の反応を統合するモデルV4細胞は曲率選択性を示した。これらの結果は、スパース性および皮質の階層構造に沿った情報統合が、曲率選択性の生成において重要な役割を果たすことを示唆する。
皮質では輪郭形状に加えて、中心軸を用いて物体形状を表現している。三次元形状は網膜に投影された二次元像から知覚される。そこで、二次元像の中心軸表現と両眼視差から三次元形状を表現する中心軸を求めるモデルを構築した。提案モデルは三次元形状を表現できることを示した。これは、三次元形状知覚を生成する基盤となる神経メカニズムに対する示唆を与える。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Early representation of shape by onset synchronization of border-ownership-selective cells in the V1-V2 network2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Hatori, Ko Sakai
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 31 号: 4 ページ: 716-729

    • DOI

      10.1364/josaa.31.000716

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sparseness Controls the Receptive Field Characteristics of V4 Neurons : Generation of Curvature Selectivity in V42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 8131 ページ: 327-334

    • DOI

      10.1007/978-3-642-40728-4_41

    • ISBN
      9783642407277, 9783642407284
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surfacc-based construction of curvature selectivity from the integration of local orientations2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, K. Sakai
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 7,665 ページ: 425-433

    • DOI

      10.1007/978-3-642-34487-9_52

    • ISBN
      9783642344862, 9783642344879
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Contribution of Sparseness and Surface Representation on the Emergence of Curvature Selectivity in V42014

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      第14回脳と心のメカニズム 冬のワークショップ
    • 発表場所
      ルスツリゾート(北海道)
    • 年月日
      2014-01-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sparseness Controls the Receptive Field Characteristics of V4 Neurons : Generation of Curvature Selectivity in V42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      23rd International Conference on Artificial Neural Networks
    • 発表場所
      Sofia, Bulgaria
    • 年月日
      2013-09-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Sparse Representation in the Construction of Curvature Selectivity in V42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      36th European Conference on Visual Perception
    • 発表場所
      Bremen, Germany
    • 年月日
      2013-08-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Surface Based Integration of Local Orientations for the Construction of Curvature Selectivity -Neural Mechanism of Sparse Coding in V4-2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府)
    • 年月日
      2013-06-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 面表現に基づく情報統合により生起される曲率選択性2013

    • 著者名/発表者名
      羽鳥康裕、酒井宏
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      玉川大学(東京都)
    • 年月日
      2013-03-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Sparseness for the Representation of Surface in the Construction of Curvature Selectivity in V42013

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, T. Mashita, K. Sakai
    • 学会等名
      PRISM2 : The science of light & shade
    • 発表場所
      Bordeaux, France
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Surface-based construction of curvature selectivity from the integration of local orientations2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, K. Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing 2012
    • 発表場所
      Qatar, Doha
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Curvature selectivity based on the surface representation in tower- to intermediate-level visual cortices2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, K. Sakai
    • 学会等名
      Neuroscience (Society for Neuroscience Annual Meeting) 2012
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2012-10-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Modeling curvature synthesis based on the surface representation in early to intermediate visual areas2012

    • 著者名/発表者名
      羽鳥康裕、酒井宏
    • 学会等名
      第35回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Perception of border ownership by multiple Gestalt factors2012

    • 著者名/発表者名
      S. Matsuoka, Y. Hatori, K. Sakai
    • 学会等名
      The 8th Asian-Pacific Conference on Vision
    • 発表場所
      Incheon, Korea
    • 年月日
      2012-06-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Roles of surface representation in early visual areas for the construction of curvature selectivity2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, K. Sakai
    • 学会等名
      Brain Inspired Computing 2012
    • 発表場所
      物質・材料研究機構(茨城県)
    • 年月日
      2012-06-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A computational study on the representation of curvature constructed from surface-based integration2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Hatori, K. Sakai
    • 学会等名
      Vision Science Society Annual Meeting
    • 発表場所
      Florida, USA
    • 年月日
      2012-05-16
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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