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顔のホリスティック表現の実体を顔細胞応答から探る

研究課題

研究課題/領域番号 26240021
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 認知科学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

谷藤 学  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (60197530)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
40,040千円 (直接経費: 30,800千円、間接経費: 9,240千円)
2017年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2016年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
2015年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2014年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワード物体認識 / 顔認知 / 深層学習 / AI / DCNN / 倒立効果 / 下側頭葉視覚連合野 / 神経科学 / 顔認識 / 視覚認識 / 認知科学 / 生物物理学 / 生物物理
研究成果の概要

視覚的に提示された顔画像は、目、鼻、口など顔のパーツに分解されているのか、あるいは、パーツの配置の情報が重要なのか?、脳の顔に応答する細胞がコードしている特徴の自然画像の断片による近似によってこの問題に取り組んだ。得られた特徴は、顔細胞の顔の向きに対する選択性をよく再現し、さらに複数の細胞の特徴を組み合わせることで、顔の向きに非依存的な個人の顔の弁別が可能になった。これらの特徴には顔の中の局所的な特徴に応じるものと局所的な特徴の間の空間的な配置を捉えているものがあったが、局所的な特徴は顔パーツそのものではなく、パーツ、髪の生え際、フェースラインなどによって作られるコントラストの境界であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳において、視覚物体像は何層にもわたる多層ネットワークを経て処理されている。私たちの研究は、この多層なネットワークが低次の局所的なエッジを抽出する初期層と局所的な情報の特定の組み合わせを作る層の2層によって近似できることを示した。この結果は、脳における視覚物体処理の本質の理解に大きく貢献している。近年、AIの一分野として、視覚物体処理を行うネットワークの開発されている。しかし、それらのネットワークは多層構造を持つため、中で行われている演算はわからないという問題点がある。我々の研究で用いた手法はAIにも適用できるので、AIの解析に大きな貢献をすることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Searching for visual features that explain response variance of face neurons in inferior temporal cortex2018

    • 著者名/発表者名
      Owaki, T, Vidal-Naquet, M, Nam, Y, Uchida, G, Sato, T, Cateau, H, Ullman, S, Tanifuji, M.
    • 雑誌名

      PlosOne

      巻: 13 号: 9 ページ: e0201192-e0201192

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0201192

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D topology of orientation columns in visual cortex revealed by functional optical coherence tomography.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakamichi, Y., Kalatsky, V. A., Watanabe, H., Sato, T., Rajagopalan, U.M., Tanifuji, M.
    • 雑誌名

      J. Neurophysiol.

      巻: 119 号: 4 ページ: 1562-1575

    • DOI

      10.1152/jn.00921.2017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanisms for shaping receptive field in monkey area TE.2017

    • 著者名/発表者名
      Obara, K., O’Hashi, K., Tanifuji, M.
    • 雑誌名

      J. Neurophysiol.

      巻: 118 号: 4 ページ: 2448-2457

    • DOI

      10.1152/jn.00348.2017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional optical coherence tomography of rat olfactory bulb with periodic odor stimulation2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Watanabe, Uma Maheswari Rajagopalan, Yu Nakamichi, Kei M. Igarashi, Hirofumi Kadono, Manabu Tanifuji
    • 雑誌名

      Biomedical Optics Express

      巻: 7 号: 3 ページ: 841-854

    • DOI

      10.1364/boe.7.000841

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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] Independent Noise Enhances Synchronization in Heterogeneous Systems2014

    • 著者名/発表者名
      Uchida G, Tanifuji M.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 83 号: 9 ページ: 093801-093801

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.093801

    • NAID

      40020194411

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] tochastic process underlying emergent recognition of visual objects hidden in degraded images2014

    • 著者名/発表者名
      Murata T, Hamada T, Shimokawa T, Tanifuji M, and Yanagida T
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 9 (12) 号: 12 ページ: e115658-e115658

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0115658

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 3D topology of orientation columns in visual cortex revealed by functional optical coherence tomography2017

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanifuji
    • 学会等名
      The 13th Asia Pacific Conference on Vision
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A computational approach to predict view tuning and face inversion effect of face neurons in inferior temporal cortex2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Nam, G. Uchida, T. Sato, M. Tanifuji
    • 学会等名
      Soc. for Neuroscience USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A computational model providing quantitative description of features of view-tuned face neurons2017

    • 著者名/発表者名
      Yunjun Nam, Takayuki Sato, Yuji Yamauchi, Chia-pei Lin, Chou P Hung, Uchida Go, Manabu Tanifuji
    • 学会等名
      Cosyne 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Machineries for forming center and periphery of receptive fields in monkey anterior inferior temporal cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanifuji
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Video and Audio Signal Processing in the Context of Neurotechnologies
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Searching for visual features driving face neurons in the higher visual cortex, inferior temporal cortex, in macaque monkeys.2016

    • 著者名/発表者名
      Manabu Tanifuji
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Video and Audio Signal Processing
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サル高次元視覚野における物体像の表現~畳み込みニューラルネットは霊長類の視覚モデルになるか~2016

    • 著者名/発表者名
      谷藤 学
    • 学会等名
      CVIM2017年3月研究会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Principles for mapping view tuned neurons in the face selective region of anterior inferotemporal cortex revealed by dense neural recordings2016

    • 著者名/発表者名
      A. Sasaki, C.-P. Lin, M. Matsuda, T. Sato, G. Uchida, C. Hung, M. Tanifuji
    • 学会等名
      Soc. for Neuroscience USA
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] サル高次視覚野における物体像の表現とそのダイナミクス2016

    • 著者名/発表者名
      谷藤 学
    • 学会等名
      第14回全脳アーキテクチャ勉強会 ~深層学習を越える新皮質計算モデル~
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Principles for mapping view tuned neurons in the face selective region of anterior inferotemporal cortex revealed by dense neural recordings2015

    • 著者名/発表者名
      A. Sasaki, C.-P. Lin, M. Matsuda, T. Sato, G. Uchida, C. Hung, M. Tanifuji
    • 学会等名
      Neuroscience2015/ SfN's 45th annual meeting
    • 発表場所
      McCormick Place, Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] View angle maps inside the face selective sub-region of anterior inferior temporal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      谷藤 学
    • 学会等名
      The 6th FAONS Congress and the 11th Biennial Conferences of CNS
    • 発表場所
      Wuzhen, Shejiang Province, China
    • 年月日
      2015-09-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サル下側頭葉皮質における顔の向きのマッピング2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木あす郁, Chia-pei Lin, 松田將志、佐藤多加之、内田豪、Chou Hung, 谷藤 学
    • 学会等名
      第25回日本神経回路学会 全国大会
    • 発表場所
      電気通信大学・調布市、東京
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 下側頭葉視覚連合野の機能構造と物体像表現2015

    • 著者名/発表者名
      谷藤 学
    • 学会等名
      視覚科学フォーラム第19回研究会
    • 発表場所
      ホテル福島グリーンパレス・福島市、福島
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マカクザル下側頭葉皮質における顔の向きの選択性についてのマップ2015

    • 著者名/発表者名
      Lin Cynthia, 佐々木あす郁, 佐藤多加之, 内田豪, Hung Chou-Po, 谷藤学
    • 学会等名
      視覚科学フォーラム第19回研究会
    • 発表場所
      ホテル福島グリーンパレス・福島市、福島
    • 年月日
      2015-08-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effect of attention on shaping receptive fields on neurons in infero temporal cortex and involvement of inter-laminar interaction in the effect2015

    • 著者名/発表者名
      Obara, K., O'Hashi, K., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      9th FEN Forum of Neuroscience
    • 発表場所
      Milan, Italy
    • 年月日
      2015-07-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 独立な雑音による神経細胞間での同期発火の増強2015

    • 著者名/発表者名
      内田 豪、谷藤 学
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学早稲田キャンパス、東京
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanisms for shaping receptive field in monkey anterior inferior temporal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Obara, K., O'Hashi, K., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      Computational and Systems Neuroscience (Cosyne) 2015
    • 発表場所
      Milan, Italy
    • 年月日
      2015-03-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A combination study of optogenetics and optical imaging to identify unknown cortico-cortical projection patterns in macaque2014

    • 著者名/発表者名
      Nakamichi,Y., Hashimoto, M., Kitamura, N., Hagiya, K., Sato, T., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      Soc. for Neurosci. USA
    • 発表場所
      Washington, DC, USA
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Functional organization of facial views within the face selective region in anterior inferotemporal cortex in macaque2014

    • 著者名/発表者名
      Lin, C-P, Matsuda, M., Sato,T., Uchida, G., Hung, C.P., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Behavioral task demands modulate object tuning of neurons in the inferior temporal cortex2014

    • 著者名/発表者名
      Ohashi, K., Obara, K., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spatial attention modulates size and shape of receptive fields of neurons in monkey inferotemporal cortex differently in supra- and infra-granular layers2014

    • 著者名/発表者名
      Obara, K., Ohashi, K., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Possible industrial transfer of recent findings in visual neuroscience2014

    • 著者名/発表者名
      Tanifuji, M.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Independent noise input enhances synchronous firing between neurons with different electrophysiological property2014

    • 著者名/発表者名
      Uchida, G., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Identifying unknown cortico-cortical projection patterns in macaque using optogenetics and optical imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Nakamichi, Y., Tanifuji, M.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、横浜
    • 年月日
      2014-09-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2023-03-23  

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