側頭葉前部における顔の質感知覚を支える神経メカニズムの解明

• 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: 18H05020
• 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: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 菅生 康子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (40357257)
• 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: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: 質感 / 霊長類 / 側頭葉 / ニューロン / 情報処理 / 顔 / 物体

研究実績の概要

顔には、我々の社会生活に重要な情報が含まれている。我々が顔を見るとき、個体や表情を認識できるが、それは、眼、鼻、口などの形やそれら相互の距離など造作の形態情報に基づいている。さらに、年齢や体調などを推しはかることもできるが、肌や髪、眼などの質感情報に基づくと考えられる。このように、顔の質感は、個体の状態を見分けるために重要な情報を与える。本研究は、この顔の質感をコードする情報処理と、その情報処理の質感認知における役割を明らかにすることを目的とする。TE野では、ヒトかサルかの分類情報と個体・表情の情報が時間的に異なるタイミングでコードされることが明らかになっている。そこで、情報の時間的コーディングという観点から研究を進めている。実験動物のTE野前部からニューロン活動を記録して、顔に対する応答を調べ、質感情報の時間的コードを、個体や表情の情報の時間的コードと比較する。質感の異なる顔画像セットとして、光沢を強調または減弱させた顔画像、および、スタイル変換の手法で顔の質感を織物の質感へと変化させた画像セットを用い、サルの側頭葉に多電極アレイを埋め込み、TE野から複数のニューロン活動を同時記録した。その結果、光沢増強、減弱、あるいは、スタイル変換が、ニューロンの顔画像に対する応答の強さに影響を与えていた。光沢の違いは時間的に画像呈示後の遅いタイミングで現れ、顔表情の情報処理を乱さない一方、スタイル変換の影響は時間的に早くからみられ、表情の情報処理を弱めていた。さらに、サルの顔画像における表情の知覚およびサルの顔とヒトの顔の分類の精度についてサッケード課題を用いてテストした。その結果、スタイル変換はサル顔の表情知覚の能力を低下させることが分かってきた。光沢の違いとスタイル変換は、異なるメカニズムで顔の情報処理に影響を与えることが示唆された。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Comparison of neuronal responses in primate inferior-temporal cortex and feed-forward deep neural network model with regard to information processing of faces (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Narihisa、Mototake Yoh-ichi、Kawano Kenji、Okada Masato、Sugase-Miyamoto Yasuko
  • 雑誌名: Journal of Computational Neuroscience 巻: - 号: 3 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1007/s10827-021-00778-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Effects of differences in physical surface properties on facial expression discrimination in macaque monkeys (2020)
  • 著者名/発表者名: Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • 学会等名: 第43回 日本神経科学大会
• [学会発表] Effects of different physical surface properties on face discrimination learning in macaque monkeys (2020)
  • 著者名/発表者名: Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
  • 学会等名: 日本動物心理学会第80回大会
• [学会発表] Neural coding of facial images with different skin textures in the temporal lobe of macaque monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Matsumoto N, Matsuda K, Miura K, Yamane S, Matsuo S, Yanai K, Eldridge MA, Saunders RC, Richmond BJ, Nagai Y, Miyakawa N, Minamimoto T, Okada O, Kawano K, Sugase-Miyamoto Y
  • 学会等名: 第４２回日本神経科学大会
• [学会発表] Neural representation of physical surface properties of faces in the temporal lobe of macaque monkeys (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayashi K, Matsumoto N, Matsuda K, Miura K, Yamane S, Matsuo S, Yanai K, Eldridge MA, Saunders RC, Richmond BJ, Nagai Y, Miyakawa N, Minamimoto T, Okada O, Kawano K, Sugase-Miyamoto Y
  • 学会等名: 日本動物心理学会第79回大会
• [学会発表] Representation of facial images with different skin textures in the temporal visual cortex (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasuko Sugase-Miyamoto
  • 学会等名: International symposium, “Past, present and future of Shitsukan Science and Technologies”