表面材質情報の表現と変換に関する視覚情報処理モデル

• 研究課題/領域番号: 25330179
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 認知科学
• 研究機関: 生理学研究所
• 研究代表者: 郷田 直一 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (30373195)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 視覚 / 物体認知 / 質感 / テクスチャ / 多感覚 / fMRI / CNN / 触覚 / ニューラルネットワーク

研究成果の概要

我々の脳は見ただけで容易にものの材質を認識できる。本研究では、脳の優れた材質認識のメカニズムの理解、及びそのメカニズムを模擬する情報処理モデルの構築を目指し、心理計測、脳活動計測、及び画像特徴解析を行った。その結果、(1) サルの腹側高次視覚野がものの材質の視覚的・触覚的特性を表現している (2) その神経表現は、単純な視触覚経験を通して、視覚特徴と手触り等との関係を学習することにより形成される (3) 深層畳み込みニューラルネットワークの情報表現がものの材質特性をよく反映しうる、ことなどが明らかになった。これらの成果は、脳における材質情報の計算過程の理解を大きく進展させるものである。

研究成果

• [雑誌論文] Crossmodal association of visual and haptic material properties of objects in the monkey ventral visual cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Goda N, Yokoi I, Tachibana A, Minamimoto T, Komatsu H
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 26 号: 7 ページ: 928-934
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.02.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mirror neurons in a New World monkey, common marmoset (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki W, Banno T, Miyakawa N, Abe H, Goda N, Ichinohe N
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 9 459 巻: ９ ページ: 459-459
  • DOI: 10.3389/fnins.2015.00459
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Perceptual gloss parameters are encoded by population responses in the monkey inferior temporal cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Akiko Nishio, Takeaki Shimokawa, Naokazu Goda, and Hidehiko Komatsu
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 34(33) 号: 33 ページ: 11143-11151
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1451-14.2014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Representation of the material properties of objects in the visual cortex of nonhuman primates (2014)
  • 著者名/発表者名: Goda N, Tachibana A, Okazawa G, Komatsu H
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 34 号: 7 ページ: 2660-2673
  • DOI: 10.1523/jneurosci.2593-13.2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Audiovisual integration in the human perception of materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujisaki W, Goda N, Motoyoshi I, Komatsu H, Nishida S
  • 雑誌名: Journal of Vision 巻: vol. 14 no. 4 article 12 号: 4 ページ: 1-20
  • DOI: 10.1167/14.4.12
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Visual features representing material properties of objects: analysis with convolutional neural networks (2017)
  • 著者名/発表者名: Goda N
  • 学会等名: 第40回日本神経科学大会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2017-07-20
• [学会発表] Representation of visual and nonvisual material properties of objects in the visual cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一
  • 学会等名: NICT-NSF Collaborative Workshop on Computational Neuroscience
  • 発表場所: 脳情報通信融合研究センター （大阪府吹田市）
  • 年月日: 2017-01-17
  • 招待講演
• [学会発表] 視覚野における多感覚的な情報の表現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一
  • 学会等名: 第8回多感覚研究会
  • 発表場所: 早稲田大学（東京都新宿区）
  • 年月日: 2016-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] 材質を知る: 質感認知の脳内機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一
  • 学会等名: 視覚科学フォーラム第20回研究会
  • 発表場所: 脳情報通信融合研究センター （大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] 多感覚的な素材質感の脳内表現とその形成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一
  • 学会等名: 生理学研究所研究会 「視知覚の総合的理解を目指して-生理学、心理物理学、計算論」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-06-09
  • 招待講演
• [学会発表] 物体材質属性の視覚認知機構：多感覚経験の重要性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一
  • 学会等名: 東北大学電気通信研究所第31回生体生命工学研究会
  • 発表場所: 東北大学電気通信研究所（宮城県仙台市）
  • 招待講演
• [学会発表] 質感知覚の多感覚的性質とその神経基盤に関する最新の研究紹介 (2016)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一
  • 学会等名: 視覚科学技術コンソーシアム第８回オープンイベント
  • 発表場所: 名古屋プライムセントラルタワー（愛知県名古屋市）
  • 招待講演
• [学会発表] Neural representation of material properties of objects in visual cortex: Impact of visuo-tactile experiences (2015)
  • 著者名/発表者名: Goda N
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
  • 招待講演
• [学会発表] 繊維素材における触覚的印象の心理評価と風合い計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安川涼子 堀川直幹 重村幸弘 小松英彦 郷田直一
  • 学会等名: 日本繊維製品消費科学会2015年年次大会
  • 発表場所: 信州大学（長野県上田市）
  • 年月日: 2015-06-27
• [学会発表] Representation of material properties of objects in visual cortex investigated with multivoxel pattern analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: Goda N
  • 学会等名: 第14回日中韓合同ワークショップ Neurobiology and Neuroinformatics (NBNI) 2014
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2014-12-18 – 2014-12-20
  • 招待講演
• [学会発表] サル視覚野における物体素材表現に視触覚経験が及ぼす効果: fMRI研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 郷田直一 横井功 橘篤導 南本敬史 小松英彦
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 実物把持課題における素材カテゴリーに依存したサルの行動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 横井功 橘篤導 南本敬史 郷田直一 小松英彦
  • 学会等名: 第37回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Neural representation of materials of objects in human and monkey visual cortex (2014)
  • 著者名/発表者名: Goda N
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Vision
  • 発表場所: かがわ国際会議場（香川県高松市）
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Population responses in the macaque inferior temporal cortex encode perceptual gloss parameters (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishio A , Shimokawa T , Goda N, Komatsu H
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Vision
  • 発表場所: かがわ国際会議場（香川県高松市）
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-22
• [学会発表] Optimal audiovisual integration of object appearance and impact sounds in human perception of materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujisaki W, Goda N, Motoyoshi I, Komatsu H, Nishida S
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Vision
  • 発表場所: かがわ国際会議場（香川県高松市）
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-22
• [学会発表] Canonical correlation analysis revealed perceptual gloss parameters represented in the monkey inferior temporal cortex
  • 著者名/発表者名: Nishio A, Shimokawa T, Goda N
  • 学会等名: Society for Neuroscience 43rd Annual Meeting
  • 発表場所: San Diego (USA)
• [学会発表] サル視覚野における素材情報処理過程: fMRI研究
  • 著者名/発表者名: 郷田直一, 橘篤導, 岡澤剛起, 小松英彦
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府）
• [学会発表] 下側頭皮質に表現されている知覚光沢パラメータ:正準相関解析による神経データ解析
  • 著者名/発表者名: 下川丈明, 西尾亜希子, 郷田直一, 小松英彦
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府）
• [学会発表] 織物の心理的距離の触覚経験による変化
  • 著者名/発表者名: 安川涼子, 郷田直一, 小松英彦
  • 学会等名: 繊維学会秋季研究発表会
  • 発表場所: 豊田工業大学（愛知県）
• [図書] 触り心地の制御、評価技術と新材料・新製品開発への応用 第１章第１節 質感は脳でどのように処理されているのか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 小松英彦 郷田直一
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 技術情報協会
• [備考] 「見て触れる」経験が「見る」仕組みを変える－脳の「視覚野」が手触りの経験によって変化することを発見－
  • URL: http://www.nips.ac.jp/release/2016/03/post_317.html