ヒト脳内視覚野における3D物体の表象・処理・統合機構の解明と知覚との関連性の研究

• 研究課題/領域番号: 17H04790
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 実験心理学
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 番 浩志 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 主任研究員 (00467391)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 23,920千円 (直接経費: 18,400千円、間接経費: 5,520千円); 2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: fMRI / 心理学 / 立体視 / 知覚 / 認知 / 奥行き知覚 / 物体知覚 / 3D / 脳機能イメージイング / 知覚心理学 / 視知覚 / MEG / 脳機能イメージング / ヒト脳機能イメージング / 視覚心理学 / 神経科学 / 実験系心理学

研究成果の概要

本研究は、ヒト脳内背側・腹側の視覚野のどのような情報処理・連絡によって「3D(３次元、立体)」物体が表象・処理・同定されているのかを解明することを目的として遂行された。従来の研究では物体同定・認知研究と3D情報処理研究は区別されて研究が行われてきたが、本研究では両者の統合的理解を目指す点に独自性がある。2020年度以降のコロナ禍の影響で研究計画に大きな変更が生じたが、当初予定していた複数のfMRI実験を完遂し、特にサルとヒトの種間脳活動比較研究(ベルギーKU Leuven、英国ケンブリッジ大などとの共同研究)によって、ヒトに特有の3D情報処理経路の存在を同定したことが最も大きな成果である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

立体視の研究は長い歴史を持つが、両眼視差以外の手掛かり(運動や絵画的手掛かりなど)が脳のどこでどのように処理されるのかはあまり研究が進んでいなかった。また、立体視を成立させる種々の手掛かりが最終的にどのように1つの立体像へと統合されているのかも不明であった。本研究プロジェクトではこの疑問に対し、V3B/KO野と呼ばれる領野で両眼視差とそれ以外の手掛かりが「融合」されており、その領域はヒトで独自に進化したものであることを初めて突き止めた点で学術的意義が高い。ヒトに特有の3D情報処理の仕組みを利用することで、よりヒトに優しい3DテレビやVR装置がデザインできるかもしれない。

研究成果

• [国際共同研究] 香港大学心理学部/華東師範大学心理学部(中国)
• [国際共同研究] 香港大学心理学部/華東師範大学心理学部(中国)
• [国際共同研究] 香港大学心理学部/華東師範大学心理学部(中国)
• [国際共同研究] ケンブリッジ大学心理学部(英国)
• [国際共同研究] University of Cambridge(英国)
• [国際共同研究] KU Leuven(ベルギー)
• [国際共同研究] Harvard University(米国)
• [国際共同研究] 香港大学(中国)
• [雑誌論文] 特集 ｢目｣の神経学 三次元視覚世界を創る脳の領域 (2021)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE 巻: 73 号: 11 ページ: 1231-1236
  • DOI: 10.11477/mf.1416201922
  • ISSN: 1344-8129, 1881-6096
  • 年月日: 2021-11-01
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Modulations of Depth Responses in the Human Brain by Object Context: Does Biological Relevance Matter? (2021)
  • 著者名/発表者名: Chou, I.W.Y., Ban, H., Chang, D.H.F.
  • 雑誌名: eNeuro 巻: 8(4) 号: 4 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1523/eneuro.0039-21.2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of responses to biological motion in the human brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Chang, D.H.F., Troje, N.F., Ikegaya, Y., Fujita, I., Ban, H.
  • 雑誌名: Cortex 巻: 136 ページ: 124-139
  • DOI: 10.1016/j.cortex.2020.12.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 脳が思い込み創り出す映像臨場感 ～ 脳のクセが作り出すリアルな仮想 ～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 雑誌名: 電波技術協会報誌 巻: 331 ページ: 14-17
• [雑誌論文] Human depth sensitivity is affected by object plausibility (2019)
  • 著者名/発表者名: Wong, N.H.L., Ban, H., Chang, D.H.F.
  • 雑誌名: Journal of Coginitive Neuroscience 巻: 32 号: 2 ページ: 338-352
  • DOI: 10.1162/jocn_a_01483
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Areal differences in depth cue integration between monkey and human (2019)
  • 著者名/発表者名: Marcelo Armendariz, Hiroshi Ban, Andrew E. Welchman, Wim Vanduffel
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 17 号: 3 ページ: 1-32
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.2006405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Cross-Correlation and Cross-Matching Binocular Disparity Representations across the Human Visual Cortex (2021)
  • 著者名/発表者名: Wundari, B.G., Ban, H., Fujita, I.
  • 学会等名: The Japan Neuroscience Society 44th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Representation of summary-statistics of binocular disparity in the human brain (2020)
  • 著者名/発表者名: Kanaya, S., Fujita, I, Ban, H.
  • 学会等名: The Japan Neuroscience Society 43rd Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 3D Oblique effect: gradient discriminations anisotropy of stereoscopic depth perception revealed by psychophysics and MEG (2020)
  • 著者名/発表者名: Wu, HN, Ikegaya, Y., Ban, H.
  • 学会等名: The Japan Neuroscience Society 43rd Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト脳内における両眼視差の平均および分散の階層的な推定・表現機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 金谷翔子、藤田一郎、番浩志
  • 学会等名: 日本視覚学会冬期大会
• [学会発表] 脳が創る3D視覚世界 (2019)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 学会等名: 脳が創る3D視覚世界. 一般社団法コラボ産学官、一般財団法人デジタルコンテンツ協会共催 CO－ラボ 第2回「脳で感じる様々な知覚の世界」
  • 招待講演
• [学会発表] Oblique effect in 3D gradient discriminations revealed by psychophysics and MEG (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu, H.N., Ikeyaga, Y., Ban, H.
  • 学会等名: Asia Pacific Conference on Vision
  • 国際学会
• [学会発表] Neural Substrate for Reversed-Depth Perception Generated by Anti-Correlated Random-Dot Stereograms in the Human Brain (2019)
  • 著者名/発表者名: Wundari, B.G., Ban, H., Fujita, I.
  • 学会等名: Asia Pacific Conference on Vision
  • 国際学会
• [学会発表] Spatiotemporal characteristics of cortical responses to biological motion (2019)
  • 著者名/発表者名: Chang, D.H.F, Troje, N.F., Ban, H.
  • 学会等名: Vision Science Society Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of stereoscopic information processing in human brain using reverse depth perception stimulus (2019)
  • 著者名/発表者名: Wundari, B.G., Ban, H., Fujita, I.
  • 学会等名: The Japan Neuroscience Society Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] fMRIヒト脳機能イメージングで分かる立体視(3D)情報の脳内統合過程とその産業応用 (2019)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 学会等名: NTTデータ経営研究所 第3回CiNet脳情報研究WS
  • 招待講演
• [学会発表] Characterization of stereoscopic information processing in human brain using reverse depth perception stimulus (2019)
  • 著者名/発表者名: Wundari, B.G., Ban, H., Fujita, I
  • 学会等名: The Japan Neuroscience Society 42nd Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Spatiotemporal characteristics of cortical responses to biological motion (2019)
  • 著者名/発表者名: Chang, D.H.F, Troje, N.F., Ban, H
  • 学会等名: Vision Science Society Annual Meeting 2019
  • 国際学会
• [学会発表] ヒトはなぜ3Dを見ることができるのか～3次元知覚を実現する脳の情報処理メカニズムとその特性～ (2018)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 学会等名: 株式会社技術情報協会・企業向けセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Cortical dynamics for compensating visual orientation sensitivity bias (2018)
  • 著者名/発表者名: Wu, H.N., Ikegaya, Y., Ban, H
  • 学会等名: Human Neuroimaging Workshop
• [学会発表] Temporal compensation of orientation selectivity bias in early visual areas (2018)
  • 著者名/発表者名: Wu, H.N., Ikeyaga, Y., Ban, H
  • 学会等名: The Japan Neuroscience Society 41st Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Reverse Radial Bias: Temporal Compensation of Orientation Bias in Early Visual Areas Revealed by MEG (2018)
  • 著者名/発表者名: Wu, H.N., Ikeyaga, Y., Ban, H
  • 学会等名: Vision Science Society Annual Meeting 2018
  • 国際学会
• [図書] 現代心理学事典 (2021)
  • 著者名/発表者名: 番浩志(分担執筆), 子安 増生 (監修), 丹野 義彦 (監修), 箱田 裕司 (監修)
  • 総ページ数: 996
  • 出版者: 有斐閣
  • ISBN: 9784641002661
• [図書] 基礎心理学実験法ハンドブック 日本基礎心理学会編 「第2部 感覚刺激の作成と較正 2.1.1 視覚刺激呈示装置－カラーディスプレイ」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 番浩志(分担執筆)
  • 総ページ数: 608
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254520231