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2020 年度 実績報告書

潜在的運動における学習適応メカニズムの解明と計算モデル構築

計画研究

研究領域人工知能と脳科学の対照と融合
研究課題/領域番号 16H06566
研究機関日本電信電話株式会社NTTコミュニケーション科学基礎研究所

研究代表者

五味 裕章  日本電信電話株式会社NTTコミュニケーション科学基礎研究所, 人間情報研究部, 主幹研究員 (40396164)

研究分担者 竹村 文  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, 主任研究員 (90357418)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード潜在的感覚運動情報処理 / 視覚運動解析 / モジュレーション / 学習・適応メカニズム / 文脈依存性
研究実績の概要

本研究では,感覚情報によって無意識に駆動される「潜在的な感覚運動生成」の情報処理のプロセスを明らかにし,随意的・潜在的運動の統合学習モデルに結び付ける基礎知見を明らかにすることを目標としている.今期はコロナ禍により特に実験が大幅に制約を受けたが,以下の点について研究進捗が得られた.
視覚運動誘発性の腕応答(MFR)に関して,一人称映像から自己運動を推定する深層ネットワークの内部表現特性を深堀し,中間層の刺激感度特性と実際の神経細胞の特性との類似性等を示し,視覚情報による身体運動推定プロセスとMFR, OFRとの関係に関する知見を強化した.一方,MFRは姿勢・視覚安定性の事前状態によりモジュレーションが生ずることを実験的に明らかにするとともに,視覚運動から自己運動をベイズ推定するモデルによりそれが説明できることを示した.これは,MFRに関する2つの対立仮説「外界の動きに対する追従応答」「自己運動に対する補償応答」の後者を支持する結果であり,また新たな反射調節のメカニズムとして示したものである.これらの結果は,オンラインの国内,国際会議等で発表を行った.
また,操作対象物の視覚的情報処理に関して,運動失調で知られるAutisum疾患でも健常者と同様に脳の逆ダイナミクス計算が働いていることを新たに示し (Exp. Brain Res.),視線と手の協調制御に関しては,報酬変化によるモジュレーションに関する考察,視線の違いによる視覚運動学習の汎化特性を明らかにしていく検討を進めた.
その他,身体状態の不確かさと反射応答の関係の理解を深める検討,多指触覚の情報処理に関する検討 (Cog. Neuro)に加え,随意的運動の停止のため神経メカニズムに関して従来主流の抑制回路とは異なる筋活動の状況に応じた複雑なメカニズムが下位反射系にあることを示した(J Neurosci).

現在までの達成度 (段落)

令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Seeing motion of controlled object improves grip timing in adults with autism spectrum condition: evidence for use of inverse dynamics in motor control2021

    • 著者名/発表者名
      Takamuku Shinya、Ohta Haruhisa、Kanai Chieko、de C. Hamilton Antonia F.、Gomi Hiroaki
    • 雑誌名

      Experimental Brain Research

      巻: 239 ページ: 1047~1059

    • DOI

      10.1007/s00221-021-06046-3

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] On Stopping Voluntary Muscle Relaxations and Contractions: Evidence for Shared Control Mechanisms and Muscle State-Specific Active Breaking2020

    • 著者名/発表者名
      De Havas Jack、Ito Sho、Gomi Hiroaki
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 40 ページ: 6035~6048

    • DOI

      10.1523/JNEUROSCI.0002-20.2020

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Somatosensory evoked potentials that index lateral inhibition are modulated according to the mode of perceptual processing: comparing or combining multi-digit tactile motion2020

    • 著者名/発表者名
      Arslanova Irena、Wang Keying、Gomi Hiroaki、Haggard Patrick
    • 雑誌名

      Cognitive Neuroscience

      巻: online ページ: 1~13

    • DOI

      10.1080/17588928.2020.1839403

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ヒトは視覚運動から自己運動を抽出するためにどのような情報を使うか? ~ 機械学習による統計的関係性の記述と内部表現の評価2021

    • 著者名/発表者名
      中村大樹, 五味裕章
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
  • [学会発表] Postural instability context implicitly enhances visually-induced reflexive reaching control without explicit assistance of voluntary action2021

    • 著者名/発表者名
      Gomi H, Abekawa N
    • 学会等名
      Neural Control of Movement 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain responses to tactile oddballs are modulated by illusory pulling direction2020

    • 著者名/発表者名
      De Havas J, Ito S, Gomi H
    • 学会等名
      Federation of European Neuroscience Societies Forum
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional roles of visual motion for hand reaching movement - New lines of evidence dissociate posture related and target related responses -2020

    • 著者名/発表者名
      Gomi H, Abekawa N, Ueda H
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • [学会発表] Spatiotemporal processing of visual motion for generating quick ocular and manual responses examined by convolutional neural network2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura D, Gomi H
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • [学会発表] Effects of cerebral/cerebellum lesions on short-latency manual responses in monkeys2020

    • 著者名/発表者名
      Takemura A, Nakamura D, Abekawa N, Gomi H
    • 学会等名
      The 43rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • [学会発表] Deficits in short-latency manual responses after chemical lesions in monkey cortical area MST2020

    • 著者名/発表者名
      Takemura A, Abekawa N, Nakamura D, Gomi H
    • 学会等名
      The 30th Annual Meeting of the Japan Neural Network Society
  • [学会発表] 伸張反射は多感覚統合を介した身体状態の不確かさに応じて調整される2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤翔, 五味裕章
    • 学会等名
      The 30th Annual Meeting of the Japan Neural Network Society
  • [備考] 伸張反射の調整に、視覚による身体情報が関与していることを世界で初めて発見

    • URL

      https://www.ntt.co.jp/news2020/2006/200601a.html

  • [備考] 巧みで素早い運動を支える脳内情報処理 ─視覚的な身体情報による伸張反射の調整

    • URL

      https://journal.ntt.co.jp/article/6683

  • [備考] 巧みで素早い運動を支える脳の中の身体表現 ─手の位置推定の不確かさは伸張反射を調節する

    • URL

      https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2020/exhibition30/index.html

  • [備考] 意識より賢い無意識 ─環境に応じた顕在・潜在的視覚運動応答の調節

    • URL

      https://www.kecl.ntt.co.jp/openhouse/2020/exhibition31/index.html

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公開日: 2021-12-27  

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