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細胞集団による質感情報の符号化、復号化、皮質表現

公募研究

研究領域多様な質感認識の科学的解明と革新的質感技術の創出
研究課題/領域番号 16H01673
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関大阪大学

研究代表者

藤田 一郎  大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (60181351)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2016年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード2光子イメージング / 一次視覚野 / 符号化モデル / 運動エネルギーモデル / 機能構築 / テクスチャー / 質感 / 空間周波数 / 神経科学 / 生理学 / PS統計量 / 霊長類 / 大脳皮質 / 2光子カルシウムイメージング / 画像統計量 / 側頭葉経路
研究実績の概要

我々が知覚する視覚世界は、形、色、大きさ、奥行き、動きに加えて、状景や物体の表面が持つ構造的/光学的特徴である質感を備えている。質感知覚の神経機構の研究において、テクスチャ(表面材質感を与える肌理や模様)の処理過程の理解は近年大きく進んでいる。ヒトのテクスチャ知覚に利用されている画像統計量群が心理学的に明らかになり、その大脳皮質での処理過程がサルを用いた生理学的実験で探求されている。一次視覚野(V1野)細胞の視覚応答は、空間周波数等の基本的な画像統計量で反応の大部分が説明され高次統計量(フィルタ間の相関等)の影響をあまり受けないのに対し、V2野細胞の反応には高次統計量の影響が強く現れること、さらに上位のV4野では、多数ある画像統計量の内のほんの少数が個々の細胞の応答を決めることが示され、側頭葉経路をV1野からV4野へ向かうにつれてテクスチャ情報の処理が進む様子が判明しつつある。
本研究では、この処理過程の初段での情報処理内容を知る目的で、自然動画を提示している際のサルの初期視覚野(V1野)において2光子 Ca2+イメージングを行い、一計測領域あたり数10から数100個の神経細胞の活動を記録した。個々の細胞のCa2+応答を、様々な画像統計量に対する反応の重み付け和から記述予想するモデルの妥当性の検討を行った。今回は、運動エネルギーモデルを基本要素として持つモデルを構成し、どの程度の正確さで持ってV1細胞の反応を予測可能かの基本的検討を行った。実反応と予測反応の間の相関係数は平均0.6であり、これは、電気的に記録した活動電位列においてなされた成績にほぼ匹敵する。この結果は、符号化モデル法により、神経細胞の性質や大脳皮質の機能構築を探求できることを示している。NeuroImage誌に論文として発表を行った。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Rapid responses of amygdala neurons discriminate facial expressions2018

    • 著者名/発表者名
      Inagaki M, Fujita I
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: 未定 ページ: 1-31

    • DOI

      10.1101/174037

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mapping stimulus feature selectivity in macaque V1 by two-photon Ca 2+ imaging: Encoding-model analysis of fluorescence responses to natural movies2018

    • 著者名/発表者名
      Ikezoe Koji、Amano Mahya、Nishimoto Shinji、Fujita Ichiro
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 印刷中 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2018.01.009

    • 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
  • [雑誌論文] Microstructural properties of the vertical occipital fasciculus explain the variability in human stereoacuity2018

    • 著者名/発表者名
      Oishi H, Takemura H, Aoki SC, Fujita I, Amano K
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: 未定 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1101/288753

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Switch from ambient to focal processing mode explains the dynamics of free viewing eye movements2017

    • 著者名/発表者名
      Junji Ito, Yukako Yamane, Mika Suzuki, Pedro Maldonado, Ichiro Fujita, Hiroshi Tamura, and Sonja Gruen
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 印刷中 号: 1 ページ: 1082-1082

    • DOI

      10.1038/s41598-017-01076-w

    • 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] A relative frame of reference underlies reversed depth perception in anticorrelated random-dot stereograms2017

    • 著者名/発表者名
      Aoki SC, Shiozaki SM, Fujita I
    • 雑誌名

      Journal of Vision

      巻: 17(12):17 号: 12 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1167/17.12.17

    • 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
  • [雑誌論文] Postnatal dendritic growth and spinogenesis of Layer-V pyramidal cells differ between visual, inferotemporal, and prefrontal cortex of the macaque2017

    • 著者名/発表者名
      Tomofuji Oga, Guy N. Elston, Ichiro Fujita
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 11:118 ページ: 118-118

    • DOI

      10.3389/fnins.2017.00118

    • 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] Weighted parallel contributions of binocular correlation and matching signals to conscious perception of depth2016

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Fujita, Takahiro Doi
    • 雑誌名

      Philosophical Transaction B

      巻: 印刷中 号: 1697 ページ: 20150257-20150257

    • DOI

      10.1098/rstb.2015.0257

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Pooled, but not single-neuron, responses in macaque V4 represent a solution to the stereo correspondence problem2016

    • 著者名/発表者名
      Mohammad Abdolrahmani, Takahiro Doi, Hiroshi M.
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: 115 号: 4 ページ: 1917-1931

    • DOI

      10.1152/jn.00487.2015

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Postnatal development of intrinsic horizontal axons in macaque inferior temporal and primary visual cortices2016

    • 著者名/発表者名
      Quanxin Wang, Hisashi Tanigawa, Ichiro Fujita (QW and HT contributed equally to this work)
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press ページ: bhw105-bhw105

    • DOI

      10.1093/cercor/bhw105

    • 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] Basal dendrites of layer-III pyramidal neurons do not scale with changes in cortical magnification factor in macaque primary visual cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Tomofumi Oga, Tsuguhisa Okamoto, Ichiro Fujita
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 10:74 ページ: 74-74

    • DOI

      10.3389/fncir.2016.00074

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Similarity in neuronal firing regimes across mammalian species2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Mochizuki, ..., Ichiro Fujita, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 36 号: 21 ページ: 5736-5747

    • DOI

      10.1523/jneurosci.0230-16.2016

    • 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] 大脳皮質と深層学習2016

    • 著者名/発表者名
      三田真志郎、藤田一郎
    • 雑誌名

      脳21

      巻: 19(3) ページ: 98-101

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] 大脳皮質におけるテクスチャ表現2016

    • 著者名/発表者名
      畑中岳、藤田一郎
    • 雑誌名

      脳21

      巻: 19(4) ページ: 154-157

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Visual processing in the ventral pathway: shape, face, color, material properties and stereoscopic depth2016

    • 著者名/発表者名
      Mikio Inagaki, Ichiro Fujita
    • 雑誌名

      Brain and Nerve

      巻: 68(11) ページ: 1363-1370

    • NAID

      40021002822

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2光子イメージング法および符号化モデルによる視覚情報処理様式の解明2018

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎、畑中学、池添貢司、竹内遼介、稲垣未来男、西本伸志
    • 学会等名
      次世代人工知能シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 無理しない』:脳に学ぶ情報処理ストラテジー2018

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 学会等名
      次世代人工知能シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Human white matter structural properties correlate with individual difference in stereoacuity2017

    • 著者名/発表者名
      Oishi H, Takemura H, Aoki SC, Fujita I, Amano K
    • 学会等名
      Vision Sciences Society Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional architecture of image statistics in macaque V42017

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka G, Ikezoe K, Takeuch RF, Inagaki M, Nishimoto S, Fujita I
    • 学会等名
      Neuroscience 2017(The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Relationship of tuning strength and local tuning diversity of neurons in primate V1 and V42017

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi RF, Ikezoe K, Nishimoto S, Fujita I
    • 学会等名
      Neuroscience 2017(The 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] サル視覚皮質V1野およびV4野における機能的集合の多様性とその定量的評価2017

    • 著者名/発表者名
      竹内遼介、池添貢司、西本伸志、藤田一郎
    • 学会等名
      視覚科学フォーラム2017 第21回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Semi-online determination of preferred stimuli for visual cortex neurons with deep generative networks2017

    • 著者名/発表者名
      Mita S, Fujimoto T, Takeuchi R, Tamura H, Fujita I
    • 学会等名
      光操作研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 細胞集団による質感情報の符号化、復号化、皮質表現2017

    • 著者名/発表者名
      畑中岳、池添貢司、竹内遼介、稲垣未来男、西本伸志、藤田一郎
    • 学会等名
      質感の集い2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 深層生成ネットワークを用いた大脳皮質視覚野神経細胞の最適特徴量オンライン探索2017

    • 著者名/発表者名
      三田真志郎、藤元大河、竹内遼介、田村弘、藤田一郎
    • 学会等名
      質感の集い2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Diffusion properties of human visual white matter correlate with stereoacuity2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oishi, Hiromasa Takemura, Shuntaro C. Aoki, Ichiro Fujita, Kaoru Amano
    • 学会等名
      Neuroscience 2016, Annural Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      サンディエゴ(米国)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Response sparseness for natural movies in macaque V1 and V4 estimated by 2-photon calcium imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Koji Ikezoe, Takanori Fukazawa, Shinji Nishimoto, Shinjiro Mita, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      Neuroscience 2016, Annural Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      サンディエゴ(米国)
    • 年月日
      2016-11-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 二つの目で見る世界が立体に見える脳のメカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 学会等名
      第43回スポーツ心理学会・シンポジウム「三次元世界で物体を認知し働きかけるための脳内メカニズム」
    • 発表場所
      北星学園大学(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高次視覚野の構成と情報処理2016

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 学会等名
      第57回日本視能矯正学会・シンポジウム「視覚情報処理ネットワークを探る」
    • 発表場所
      大阪グランキューブ(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2016-10-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Relationship of individual differences in stereoacuity to the visual white matter pathways2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Oishi, Hiromasa Takemura, Shuntaro C. Aoki, Ichiro Fujita, Kaoru Amano
    • 学会等名
      第39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
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Monkeys perceive reversed depth in anti-correlated random dot stereograms2016

    • 著者名/発表者名
      Tomofumi Oga, Mitsuhiro Nakatani, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      第39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
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Neuronal variability across repeated visual presentation of face: comparison between the temporal cortex and amygdala of monkeys2016

    • 著者名/発表者名
      Mikio Inagaki, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      第39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
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Population sparseness is lower in V4 than in V12016

    • 著者名/発表者名
      Shinjiro Mita, Koji Ikezoe, Takanori Fukazawa, Shinji Nishimoto, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      第39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
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Simulation of coarse depth judgement based on neural population responses in macaque area MT2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihide Yoshioka, Takahiro Doi, Mohammad Abdolrahmani, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      第39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
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Spatial relation between ocular dominance map and orientation map in layer II of macaque V1 at cellular resolution2016

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Takeuchi, Koji Ikezoe, Mikio Inagaki, Kazuhito Hakumoto, Ichiro Fujita
    • 学会等名
      第39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
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 脳がつくる3D世界~立体視のメカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 学会等名
      第72回日本弱視斜視学会総会(JASA)・第41回日本小児眼科学会総会(JAPO)合同学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-06-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 両眼立体視を支える2つの計算過程とその神経メカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      藤田一郎
    • 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ー生理学、心理物理学、計算論」
    • 発表場所
      生理学研究所(愛知県岡崎市)
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] What fraction of neurons is active when one views natural scenes?: Response sparseness in macaque cortical areas V1 and V4 estimated by 2-photon calcium imaging2016

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Fujita, Takanori Fukazawa, Shinji Nishimoto, Shinjiro Mita, Koji Ikezoe
    • 学会等名
      ICN 2016-International Congress of Neuroethology
    • 発表場所
      モンテビデオ(ウルグアイ)
    • 年月日
      2016-04-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] Vision over vision: man, monkey, machine, and network models2016

    • 発表場所
      大阪大学脳情報通信融合研究センター(大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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