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スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明

公募研究

研究領域スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成
研究課題/領域番号 26120514
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
研究機関電気通信大学

研究代表者

宮脇 陽一  電気通信大学, その他部局等, 准教授 (80373372)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード脳・神経 / 認知科学 / スパースモデリング / 脳機能計測 / 機械学習 / 物体認識
研究実績の概要

本年度は、多様な物体画像が「いつ」脳活動に表現されるのかをスパースモデリングを用いて定量化する手法についての研究をさらに押し進めつつ、画像特徴量と物体カテゴリ表現ダイナミクスの関係性の検証を開始した。この目標達成のため、以下の項目を特に重点的に実施した。
1.背景除去済み物体画像を用いたMEG計測実験:MEG信号からの物体カテゴリ予測成績をより高め、結果の信頼性を向上させるため、物体画像刺激に含まれている背景部分を除去した。この背景除去済み物体画像を用いて、新たにMEG信号計測実験を行った。
2.MEG信号からの皮質上神経電流分布推定と物体カテゴリ情報の時間分解予測解析:背景除去済み画像に対して得られた新しいMEG信号を用いて皮質上神経電流分布を推定した。推定された皮質上神経電流分布の各時刻の信号をパターン識別アルゴリズムを用いて解析することにより、物体カテゴリの情報がいつ脳内に表現されているのかを同定した。
3.皮質上神経電流分布推定の精度評価:皮質上神経電流分布推定結果の精度評価を行うため、人工データを用いた解析を行った。具体的には、本研究で主たる解析対象とする脳部位に人工的な神経電流源をおき、それをもとに頭皮上で計測される脳磁場信号をシミュレートし、シミュレートした信号から逆に皮質上神経電流分布を推定することで、どの程度正確に原信号を復元出来たかを厳密評価した。
4.物体カテゴリ画像特徴量の定量化:コンピュータビジョンの分野で物体カテゴリの認識に大きな成果を挙げているDeep convolutional neural network(DCNN)を用いて、MEG信号計測実験で用いた物体画像刺激に対応する高次画像特徴量を抽出した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] 機能的磁気共鳴画像法を用いた神経コードの解読2015

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 59 ページ: 353-359

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Deep convolutional neural networkを用いた低酸素適応前後のアストロサイトの画像判別2016

    • 著者名/発表者名
      田中草介, 新タ雅啓, 正本和人, 宮脇陽一
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      玉川大学
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2016

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一, 佐藤匡, 田中草介, 伊藤紀基
    • 学会等名
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」2015年度公開シンポジウム
    • 発表場所
      神戸大学統合研究拠点
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 自然画像観察時における注視順序の物体カテゴリ依存性2016

    • 著者名/発表者名
      赤松和昌, 宮脇陽一
    • 学会等名
      日本視覚学会2016年冬季大会
    • 発表場所
      工学院大学
    • 年月日
      2016-01-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ヒト視覚系における物体画像表現の時間構造2016

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一
    • 学会等名
      東京大学文学部心理学研究室第31回心理学研究室セミナー
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2016-01-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Information spreading of magnetoencephalography source localization and its effect on neural decoding2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Sato, Okito Yamashita, Masa-aki Sato, Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      International Meeting on “High-Dimensional Data Driven Science"
    • 発表場所
      Mielparque Kyoto, Japan
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒト視覚野における物体カテゴリ表現の時間的構造の解明2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤匡, 宮脇陽一
    • 学会等名
      Pre-symposium workshop: Brain, Mind, and Life Support Technology
    • 発表場所
      電気通信大学
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural dynamics of object representation in the human brain2015

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Miyawaki, Masashi Sato
    • 学会等名
      International Symposium on Object Vision in Human, Monkey, and Machine
    • 発表場所
      The University of Electro-Communications
    • 年月日
      2015-11-05
    • 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] 脳磁場信号源推定において生じる情報漏洩と脳情報デコーディングへの影響2015

    • 著者名/発表者名
      佐藤匡, 山下宙人, 佐藤雅昭, 宮脇陽一
    • 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
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2015

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一, 佐藤匡
    • 学会等名
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」領域会議
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2015-07-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2014

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一
    • 学会等名
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」領域第3回領域班会議/2014年度公開シンポジウム
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between timing of object category representation and the level of category abstraction in the human visual cortex2014

    • 著者名/発表者名
      Masashi Sato, Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      2014 Asia-Pacific Conference on Vision
    • 発表場所
      Takamatsu, Japan
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] スパースモデリングによるヒト脳内での物体画像表現ダイナミクスの解明2014

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一
    • 学会等名
      文部科学省新学術領域科研費「疎性モデリング」領域第2回領域班会議
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2014-06-19 – 2014-06-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] MIYAWAKI LAB.

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] Object Vision in Human, Monkey, and Machine

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp/ovs/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] MIYAWAKI LAB.

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp

    • 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: 2018-03-28  

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