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図領域統合と注意選択の皮質表現――同期と脳型階層構造が導く情報統合の理解

研究課題

研究課題/領域番号 17K12704
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 認知科学
研究機関東邦大学 (2018-2019)
東京電機大学 (2017)

研究代表者

我妻 伸彦  東邦大学, 理学部, 講師 (60632958)

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
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード神経同期 / 神経回路モデル / Border Ownership / 図方向決定 / 視覚的注意 / 視覚情報処理 / 図領域統合 / 神経細胞同期発火 / 注意選択 / 神経回路ネットワークモデル / Border-Ownership / 同期発火 / NMDAシナプス / 脳型階層構造 / 選択的注意 / 計算論的神経科学
研究成果の概要

図地分離に関係する神経機構として、輪郭からの図方向に選択的に応答するV2の図方向選択性(BOS)細胞が知られている。近年、BOS細胞の同期が電気生理学的に示された。本研究では、BOS細胞同期のメカニズムを計算論的に検討した。具体的には、空間的注意と物体的注意を仲介する2つの異なるトップダウン的信号がBOSモデル細胞へと投射する神経回路モデルを構築した。生理学的知見に基づき、神経活動へ修飾的に作用するNMDA型シナプスがトップダウン的信号を仲介する。提案する神経回路モデルは、電気生理学的に示されたBOS細胞の同期発火特性を良く再現した。この結果は、物体領域知覚の皮質メカニズムを示唆する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サルV2のニューロンが、図方向(Border Ownership, BO)に対して選択性を持つことが知られている(BOS細胞)。最近、皮質において、空間的に離れて配置されたBOS細胞の同期発火が、物体知覚の皮質表現である可能性が示唆された。しかし、空間的に離れて配列されたBOS細胞が同期するための神経回路メカニズムは、生理実験的な検証が困難であり、その詳細も未知であった。本研究が提案する神経回路モデルにより、この問題への解法の示唆が与えられた。この結果は、生物の視覚処理メカニズムの理解だけでなく、コンピュータビジョンアルゴリズムの発展に寄与することが期待される。

報告書

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

    (31件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 7件)

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

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Johns Hopkins University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Johns Hopkins Unviersity(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [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] Chaos-Chaos Intermittency Synchronization Induced by Feedback Signals and Stochastic Noise in Coupled Chaotic Systems2020

    • 著者名/発表者名
      Sou Nobukawa, Nobuhiko Wagatsuma, Haruhiko Nishimura
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences: A

      巻: -

    • NAID

      130007893741

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脱抑制の神経回路に起因するBorder Ownership選択性細胞の発火率と同期発火の変調2020

    • 著者名/発表者名
      下村遙、信川創、我妻伸彦
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 119 ページ: 61-64

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 軌道領域減少信号と確率的ノイズの印加によるカオス-カオス間欠性同期の制御2020

    • 著者名/発表者名
      信川創、我妻伸彦、西村治彦
    • 雑誌名

      信学技報

      巻: 119 ページ: 201-206

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] 改良型BLEビーコンとLPWA通信による見守りシステム「見守りプラス」2019

    • 著者名/発表者名
      岩田 彰、王 建青、白松 俊、須藤 正時、クグレ マウリシオ、我妻 伸彦
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 58 号: 2 ページ: 109-114

    • DOI

      10.11499/sicejl.58.109

    • NAID

      130007605282

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2019-02-10
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Resonance phenomena controlled by external feedback signals and additive noise in neural systems2019

    • 著者名/発表者名
      Nobukawa Sou、Shibata Natsusaku、Nishimura Haruhiko、Doho Hirotaka、Wagatsuma Nobuhiko、Yamanishi Teruya
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1038/s41598-019-48950-3

    • 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] 3種類の抑制性細胞が相互作用する局所神経回路の変調2019

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦、信川創、深井朋樹
    • 雑誌名

      第29回日本神経回路学会全国大会講演論文集

      巻: 29 ページ: 52-53

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Saliency model based on a neural population for integrating figure direction and organizing Border Ownership2019

    • 著者名/発表者名
      Wagatsuma Nobuhiko
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 110 ページ: 33-46

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2018.10.015

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [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 実施状況報告書
    • 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 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Effects of Feedback Signals Mediated by NMDA-Type Synapses for Modulating Border-Ownership Selective Neurons in Visual Cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Wagatsuma Nobuhiko、Konno Hirotoshi
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 11301 ページ: 563-570

    • DOI

      10.1007/978-3-030-04167-0_51

    • ISBN
      9783030041663, 9783030041670
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 図方向決定に関するBorder-Ownership選択性細胞へのトップダウン的注意効果2018

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦, 川口萌衣子
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術報告

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 深層畳み込みニューラルネットワークが獲得する注意選択モデルに対する 心理物理学的タスクの影響2017

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦、日高章理
    • 雑誌名

      第31回人工知能学会全国大会論文集

      巻: 31 ページ: 1-4

    • NAID

      130007427154

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 脱抑制の神経回路に起因するBorder Ownership選択性細胞の発火率と同期発火の変調2020

    • 著者名/発表者名
      下村遙、信川創、我妻伸彦
    • 学会等名
      NC研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 軌道領域減少信号と確率的ノイズの印加によるカオス-カオス間欠性同期の制御2020

    • 著者名/発表者名
      信川創、我妻伸彦、西村治彦
    • 学会等名
      NC研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Top-down modulations of bottom-up signal processing in a microcircuit model involving PV, SOM and VIP inhibitory interneurons2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Sou Nobukawa, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interactions between Feedback Signals for the Modulation of Border Ownership Selective Neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Brian Hu, Rudiger von der Heydt, Ernst Niebur
    • 学会等名
      28th Annual Computational Neuroscience Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The correspondence between monkey visual areas and layers in DCNN saliency map model for representations of natural images2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Akinori Hidaka, Hiroshi Tamura
    • 学会等名
      15th Asia-Pacific Conference on Vision
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3種類の抑制性細胞が相互作用する局所神経回路の変調2019

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦、信川創、深井朋樹
    • 学会等名
      第29回日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Border-Ownershipを統合する神経細胞の集団応答に基づくSaliency Mapモデル2019

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦
    • 学会等名
      計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Interactions between Feedback Signals for the Modulation of Border Ownership Selective Neurons2019

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Ernst Niebur, Brian Hu, Rudiger von der Heydt
    • 学会等名
      Computational Neuroscience Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [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2018

    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] The Effects of Feedback Signals Mediated by NMDA-type Synapses for Modulating Border-Ownership Selective Neurons in Visual Cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Hirotoshi Konno
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing 2018 (ICONIP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 図方向決定に関するBorder-Ownership選択性細胞へのトップダウン的注意の効果2018

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦、川口萌衣子
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング(NC)研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 物体領域を表現するBorder-Ownership選択性細胞を同期させる神経回路メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      我妻伸彦
    • 学会等名
      日本視覚学会2018年夏季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Saliency-based Gaze Prediction based on the Neural Population for Integrating the Direction of Figure2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma
    • 学会等名
      26th Annual Computational Neuroscience Meeting (CNS*2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Effects of Feedback Signals Mediated by NMDA-type synapses for the Modulation of Border-Ownership Selective Neurons in Visual Cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Hirotoshi Konno
    • 学会等名
      第27回日本神経回路学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling Spike Synchrony in the Visual Cortex for Figure-Ground Organizations2017

    • 著者名/発表者名
      Nobuhiko Wagatsuma, Brian Hu, Rudiger von der Heydt, Ernst Niebur
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2017 (SfN 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-21  

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