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皮質における形状表現の形成 - 図地分離と物体の中間表現

研究課題

研究課題/領域番号 17H01754
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 認知科学
研究機関筑波大学

研究代表者

酒井 宏  筑波大学, システム情報系, 教授 (80281666)

研究分担者 田村 弘  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (80304038)
山根 ゆか子  大阪大学, 生命機能研究科, 特別研究員(RPD) (70565043)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード認知科学 / 神経科学 / 実験系心理学 / 情報工学 / 視覚科学
研究成果の概要

視覚の機能は,どこに何があるかを知ることである。網膜にはカメラと同様に外界の像が写る。大脳皮質にある視覚野は,網膜像のどの部分がどの物体であるかを決めなければならない。これを図地分離という。図地分離に失敗することは,その物体の形状を間違うことに直結する。本研究では,図地分離によって物体の形状が抽出される脳のメカニズムの解明を進めた。形状知覚は複数のステップによって行われ,皮質V4野で物体形状の中間表現が形成されていることが明らかになった。さらに,形状は数十の細胞が群として表現していることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

日常的に見る光景は千差万別であり,移動とともに時々刻々と変化する。しかし私達は,初めて見る光景や物体であっても,図地分離に失敗して形状を誤って知覚することは滅多にない。これは,皮質における図地分離の頑健性と秀逸性を示している。視覚皮質のメカニズムは,今日のAIブームの立役者である Deep Learning として応用され,画期的な成果を出している。しかし,脳が実際にどのような計算をしているのかは,まだ殆ど判っておらず,未知の原理・数学体系があるものと考えられている。本研究で明らかにした中間表現の形成・群表現は,脳の計算原理の一端を明らかにしたものである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 12件、 招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Johns Hopkins University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Norwegian University of Life Sciences(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Edinburgh/Inst. Perception, Action and Behavior(英国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Johns Hopkins University/Mind/Brain Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Perception and Saccades during Figure-Ground Segregation and Border-Ownership Discrimination in Natural Contours2020

    • 著者名/発表者名
      WAGATSUMA Nobuhiko、URABE Mika、SAKAI Ko
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: E103.D 号: 5 ページ: 1126-1134

    • DOI

      10.1587/transinf.2019EDP7020

    • NAID

      130007839072

    • ISSN
      0916-8532, 1745-1361
    • 年月日
      2020-05-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial Structure of Receptive Fields and Surrounds in Response to Local Figure-Ground Configuration in Monkey V4.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, Y. Yamane, H. Tamura and K. Sakai
    • 雑誌名

      Austrarian Journal of Intelligent Information Processing Systems

      巻: 17 ページ: 7-13

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Invariance to low-level features and partial transfer over space in the tilt aftereffects evoked by symmetrical patterns2019

    • 著者名/発表者名
      Sakata Yui、Kurematsu Ken、Wagatsuma Nobuhiko、Sakai Ko
    • 雑誌名

      Journal of the Optical Society of America A

      巻: 36 号: 2 ページ: 283-291

    • DOI

      10.1364/josaa.36.000283

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interactions Elicited by the Contradiction Between Figure Direction Discrimination and Figure-Ground Segregation2018

    • 著者名/発表者名
      Wagatsuma Nobuhiko、Urabe Mika、Sakai Ko
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychology

      巻: 9 ページ: 1681-1681

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2018.01681

    • NAID

      120007133794

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Analysis of real-world illumination -Lighting changes perception of specularity-2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mori and K. Sakai
    • 雑誌名

      Journal of Science and Technology in Lighting

      巻: 42

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Temporal development and dimensionality of figure-ground signals in monkey V4.2020

    • 著者名/発表者名
      A. Kodama, and K. Sakai
    • 学会等名
      The 8th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 感情によるユニーク色知覚の変化2020

    • 著者名/発表者名
      柴田紀代, 酒井 宏
    • 学会等名
      映像情報メディア学会 ヒューマンインフォメーション研究会 3月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 注意を引き付ける高次テクスチャ -質感のポップアウト-2020

    • 著者名/発表者名
      米岡賢人, 我妻伸彦, 酒井 宏
    • 学会等名
      映像情報メディア学会 ヒューマンインフォメーション研究会 3月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Border Ownership選択性を示すサルV2細胞の機能受容野推定2020

    • 著者名/発表者名
      田中一直, 酒井 宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ニューロコンピューティング研究会 3月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 自然画像に対するサルV4野の神経反応が示す次元の推定2020

    • 著者名/発表者名
      樹神 篤, 酒井 宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ニューロコンピューティング研究会 3月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 図地分離に対するサルV4神経細胞の応答と知覚の一貫性 -電気生理実験,知覚心理実験および線形受容野カーネルモデルによる解析-2020

    • 著者名/発表者名
      宍倉基文, 鈴木一史, 山根ゆか子, 田村 弘, 酒井 宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ニューロコンピューティング研究会 3月
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Perceptual consistency of figure-ground segregation in natural images --- Perception, neural activity, and dynamic model.2020

    • 著者名/発表者名
      K. Suzuki, M. Shishikura, and K. Sakai
    • 学会等名
      令和1年度電気通信研究所共同プロジェクト研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Figure-Ground Coding in Monkey V4 --- Receptive Field Structure and Population Coding.2020

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Kimura, Y. Yamane, and H. Tamura
    • 学会等名
      Annual Meeting, Japanese Neuroscience Society (Neuro 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Receptive Field Structure of Border Ownership-selective Cells in Response to Direction of Figure.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Tanaka, R. von der Heydt, and E. Niebur
    • 学会等名
      Computational Neuroscience Meeting (CNS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Figure-Ground Detection by a Population of Neurons with a Variety of Receptive-Field Structures in Monkey V4.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Kimura, Y. Yamane, and H. Tamura
    • 学会等名
      Computational Neuroscience Meeting (CNS 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emotion modulates multiple colors for a short duration.2019

    • 著者名/発表者名
      Noriyo Shibata, Ko Sakai
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Vision (APCV 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Antagonistic receptive-field structure of V4 neurons detects local figure-ground organization in natural image patches.2019

    • 著者名/発表者名
      Kouji Kimura, Yukako Yamane, Hiroshi Tamura, Ko Sakai
    • 学会等名
      Asia Pacific Conference on Vision (APCV 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Responses to figure-ground organization in natural image patches by monkey V4 neurons.2019

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai, K. Kimura, M. Shishikura, Y. Yamane, H. Tamura
    • 学会等名
      Society of Neuroscience, Annual Meeting (SfN 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial Structure of Receptive Fields and Surrounds in Response to Local Figure-Ground Configuration in Monkey V42019

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, Y. Yamane, H. Tamura and K. Sakai
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing (ICONIP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal Information for Figure-Ground Determination in Monkey V4.2019

    • 著者名/発表者名
      Baoxuan Liu, Nobuhiko Wagatsuma, Yukako Yamane, Hiroshi Tamura, Ko Sakai
    • 学会等名
      日本神経回路学会,全国大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] サルV4図地選好性細胞の受容野構造2019

    • 著者名/発表者名
      木村 耕治, 山根 ゆか子, 田村 弘, 酒井 宏
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Receptive field structure of border ownership-selective cells in response to natural images.2019

    • 著者名/発表者名
      酒井 宏
    • 学会等名
      平成30年度電気通信研究所共同プロジェクト研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 覚醒感情による色知覚の変調2019

    • 著者名/発表者名
      柴田紀代,酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 自然光景における図地分離の局所的手掛かり2019

    • 著者名/発表者名
      碓氷隼也,酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 物体像選択的ユニット削除はCNN分類性能を向上させ,非選択的ユニット削除は低下させる2019

    • 著者名/発表者名
      神田悠汰,佐々木耕太,大澤五住,田村 弘
    • 学会等名
      日本視覚学会 2019年 冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 視空間的注意コントロール条件での網膜偏心度と知覚潜時の関係2019

    • 著者名/発表者名
      藤本紗也加、田村 弘
    • 学会等名
      日本視覚学会 2019年 冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 奥行きと方向の異なる対象間での眼球運動において観察される三相の運動軌跡2019

    • 著者名/発表者名
      中野騰久,田村 弘
    • 学会等名
      日本視覚学会 2019年 冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] サル視覚皮質と深層畳み込みニューラルネットワークが獲得するsaliency mapモデルの画像情報表現2019

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦,日高章理,田村 弘
    • 学会等名
      日本視覚学会 2019年 冬季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] L1ロジスティック回帰を用いた視覚皮質神経細胞集団の物体表面画像に対する識別性能の評価2019

    • 著者名/発表者名
      小谷梨奈、市川寛子、五十嵐康彦、本武陽一、岡田真人、田村弘
    • 学会等名
      電子情報通信学会 ニューロコンピューティング研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] The neuronal activity of macaque visual cortices during free viewing.2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamane J. Ito, Joana Cristian, P.E. Maldonado, H. Tamura, I. Fujita, K. Doya, S. Grun
    • 学会等名
      Mechanism of brain and mind the winter workshop 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cortical Representation of Figure and Shape ---Towards understanding the construction of an object in the visual system2018

    • 著者名/発表者名
      Ko Sakai
    • 学会等名
      Centre for Integrative Neuroplasticity, Dept. of Biosciences, University of Oslo
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cortical Representation of Figure and Shape2018

    • 著者名/発表者名
      Ko Sakai
    • 学会等名
      Faculty of Science and Technology, Norwegian University of Life Sciences
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inferring fixated objects in free viewing from parallel neuronal spiking activities in macaque monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Yukako Yamane, Junji Ito, Cristian Joana, Pedro E. Maldonado, Hiroshi Tamura, Ichiro Fujita, Kenji Doya, Sonja Grun
    • 学会等名
      Neuro2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Representation of fixated objects by multiple single unit activity in visual cortices of freely viewing macaque monkeys2018

    • 著者名/発表者名
      Yukako Yamane, Junji Ito, Cristian Joana, Pedro E. Maldonado, Hiroshi Tamura, Ichiro Fujita, Kenji Doya, Sonja Grun
    • 学会等名
      FENS2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of real-world illumination -Lighting changes perception of specularity-2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mori and K. Sakai
    • 学会等名
      Lux Pacifica, Eighth, 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of real-world illumination2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mori and K. Sakai
    • 学会等名
      平成29年度電気通信研究所共同プロジェクト研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 対称軸への順応 ---形状の抑制作用2018

    • 著者名/発表者名
      坂田結衣,酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 周辺環境で変調する光沢感知覚2018

    • 著者名/発表者名
      森 唯人,酒井 宏
    • 学会等名
      日本視覚学会 冬季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Intermediate Representation of Figure and Shape in the Visual Cortex2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai
    • 学会等名
      Institute for Theoretical Physics, University of Bremen, Seminar
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cortical Representation of Figure and Shape2017

    • 著者名/発表者名
      K. Sakai
    • 学会等名
      Institute of Perception, Action and Behavior, University of Edinburgh, IPAB Seminar,
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光沢感を生起する照明の解析2017

    • 著者名/発表者名
      森 唯人, 酒井 宏
    • 学会等名
      質感のつどい 第3回公開フォーラム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 対称軸への順応---形状とパターンの相互作用2017

    • 著者名/発表者名
      坂田結衣,酒井 宏
    • 学会等名
      日本神経回路学会 全国大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 研究テーマ概要のご紹介

    • URL

      http://www.cvs.cs.tsukuba.ac.jp/research.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書 2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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