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テクスチャー情報を計算する大脳皮質腹側視覚経路における内部機能構造の解明

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 18H05007
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
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) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019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)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
キーワード質感情報 / テクスチャー / 一次視覚野 / 二次視覚野 / 内因性信号光学記録 / 霊長類 / 2光子イメージング / カルシウムイオン / テクスチャー知覚 / 大脳皮質 / 視覚野 / 質感 / V2野 / ストライプ構造 / 遺伝子改変技術 / 内因性信号光学計測
研究実績の概要

物体の表面は、その構造的/光学的特徴である質感を備えている。質感の主要な要素であるテクスチャー(材質感を与える肌理や模様)は、大脳皮質において、V1野を出発してV2野、V4野へと進む腹側経路で処理される。V1野細胞の視覚応答の大部分は方位・空間周波数等の基本的な画像統計量で説明されるのに対し、V2野とV4野の視覚応答には高次統計量(複数フィルタ間の相関等)の影響が強く現れる。腹側経路は、テクスチャーのみならず、視覚対象の形、色、奥行き、そして運動方向までも処理している。色情報の処理はV1野のチトクロムオキシダーゼ(CO)高活性ブロブ、V2野のCO高活性「細い」ストライプ、V4野の色ドメインが行なっており、この3者を結ぶ神経経路が存在することから、腹側経路内において機能構造を結ぶ並列内部回路が異なる視覚属性の処理を分担している可能性がある。しかし、テクスチャーの処理を行っている細胞がV1野、V2野、V4野それぞれの中でどのように分布し、上記機能構造とどのような関係にあるかは不明である。本研究では、内因性光学信号測定法および2光子励起カルシウムイメージング法をマカカ属サルのV1野、V2野、V4野へ適用し、上記の未解明問題に答えることで、テクスチャーとその他の視覚属性の情報がどのように統合されるか(相互作用を持っているか)を明らかにし、質感知覚、物体認識の脳内機構の理解を進めることを目標とした。この目標達成のために、広域にわたるイメージングによりサブ領野構造の同定の後に、それぞれのサブ領野における個々の神経細胞の活動を2光子イメージング法により可視化する技法を霊長類に適用することに成功した。V4において、基本的画像特徴量を処理する機能構造と高次統計量を処理する機能構造が分離して存在していることを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Specialized contributions of mid-tier stages of dorsal and ventral pathways in stereoscopic processing2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshioka T, Doi T, Abdolrahmani M, Fujita I
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10 ページ: 1-29

    • DOI

      10.7554/elife.58749

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatial pooling inherent to intrinsic signal optical imaging might cause V2 to resemble a solution to the stereo correspondence problem2018

    • 著者名/発表者名
      Doi T, Abdolrahamani M, Fujita I
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 115 号: 30

    • DOI

      10.1073/pnas.1807687115

    • 関連する報告書
      2018 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] 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

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 115 号: 48 ページ: 12289-12294

    • DOI

      10.1073/pnas.1804741115

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cortical and subcortical responses to biological motion2018

    • 著者名/発表者名
      Chang DHF, Ban H, Ikegaya Y, Fujita I, Troje NF
    • 雑誌名

      Neuroimage

      巻: 174 ページ: 87-96

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2018.03.013

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Encoding-model analysis of neural responses to natural movies recorded with 2-photon calcium imaging techniques2018

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka G, Ikezoe K, Takeuchi RF, Inagaki M, Nishimoto S, Fujita I
    • 学会等名
      The 14th Asia-Pacific Conference on Vision
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microarchitecture of binocular disparity processing in V2: combined use of intrinsic optical imaging and 2-photon Ca2+ imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Fang Yang, Hatanaka G, Inagaki M, Inoue KI, Takada M, Fujita I
    • 学会等名
      International Workshop on monitoring and manipulating brain function in non-human primates
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 連合野ハンドブック2021

    • 著者名/発表者名
      河村満(編)、稲垣未来男、藤田一郎(分担執筆)
    • 総ページ数
      309
    • 出版者
      医学書院
    • ISBN
      9784260043434
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-12-27  

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