認知のメカニズム

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08279102
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 吉澤 修治 埼玉大学, 工学部, 教授 (90010959)
• 研究分担者: 永野 俊 法政大学, 工学部, 教授 (30198345) ; 斉藤 秀昭 玉川大学, 工学部, 教授 (30215553) ; 岩村 吉晃 東邦大学, 医学部, 教授 (20057508) ; 乾 敏郎 京都大学, 大学院・情報学研究科, 教授 (30107015) ; 田中 啓治 理科学研究所, 脳科学総合研究センター, ディレクター(研究職) (00221391)
• キーワード: 第2次体性感覚野 / TE野-TEO野間投射 / V1の色情報処理 / MST野とオプティカルフロー / 視覚探索とMEG / メンタルローテーション / カテゴリ知識処理の順逆変換 / 2次運動検出モデル

研究概要

認知システムに関して、(1)脳内情報表現、(2)高次認知と大域的脳活動計測および(3)認知の計算論からのアプローチがなされた。(1)岩村は、サル第2体性感覚野SIIの細胞はその受容野(上肢、下肢、体幹、頭部)によって、single-part-typeとcombined-part-typeに分類できること、また、受容野typeに従ってSIIにおける分布に特徴があること、さらに、これらの細胞の多くは中心後回手指領域からの投射を受けることを示した。田中は、腹側視覚路を形成するサル下側頭葉TE野とその前段階のTEO野の細胞結合をPHALを用いて解析し、TE野における中程度に複雑な視覚的特徴に応答するコラム状領域(0.5mm幅)からTEO野への結合は4mmの幅をもつこと、また、層的にも1層、1-3層、5-6層へと広がりをもちこの逆行性結合が特徴統合に必要な複雑な信号処理に関連している可能性を示した。小松は、サル1次視覚野V1における色選択性細胞をその反応の強さの色度図上での等高線の形によって4種類に分類し、その割合が下側頭葉における割合と同じであること、また外膝状体では錐体信号の線形和であることから、V1が面の重要な属性の一つである色の情報処理に重要な役割を果たしていることを示した。斎藤は、2方向重畳Visual Flowに関する認知誤差特性とサルMST野Field型選択性細胞の条件刺激による最適方向のずれおよびMT野細胞の受容野サイズとの関係、さらに運動残効の方向からVisual Flowの認知はMST野細胞の反応に基づいていることを示した。また、2次運動認知を生じる刺激提示時間とMST野Non-selectivr型細胞の応答強さ・反応時間との関係から2次運動認知へのMST野の関与を示唆する結果を示した。(2)宮内は、pop-out、非pop-out条件の視覚探索課題(実験1)と視覚・聴覚組み合わせ刺激によるvoluntary visual attention条件の視覚課題およびrelieved voluntary visual条件の聴覚課題(実験2)における脳磁界(MEG)計測を実施し、その誘発脳磁界の時間構造および電流双極子推定に基づいて視覚探索における後頭視覚野、紡錘状回、上側頭溝・頭頂間溝の関与の仕方を解析した。吉澤は、左右手、文字および無意味パターンを用いた視覚的鏡像弁別課題実行中における大域的脳磁界測定に基づき、脳活動部位の時間パターンを推定し、いずれの場合にも中心前域、上頭頂域、下頭頂葉という運動関係領野の活動が含まれることを示した。(3)乾は、まず、fMRIを用いて見慣れない視点からの物体認識において、紡錘状回・後部側頭皮質、後部頭頂皮質、運動前野腹側部に強い活動を観測し、感覚運動系が含まれることを示した。また、類似性評定課題と瞬間呈示課題からなる心理実験を実施し、カテゴリ知識はボトムアップ的な認識様式をトップダウン的に修飾することを示した。さらに、双方向結合の神経回路網モデルの強化学習によって心理実験の結果を説明できることを示した。永野は、1次運動と2次運動をともに知覚出来る計算論モデルを提案し、シミュレーションによりその動作を確認した。このモデルは時空間Gaborフィルターによる局所的時間・空間周波数解析によって得られる周波数パターン生成、各周波数パターンの伝搬速度の計算および各周波数パターンのパワーの総和に準拠した最適速度決定の3つの過程からなっている。

研究成果

• [文献書誌] 村川 正宏: "近傍モデル遺伝的アルゴリズムにおける多目的最適化"情報処理学会論文誌. 40(4). 1792-1800 (1999)
• [文献書誌] 星野 攻: "倒立振子の協調制御における言語の自発的形成"信学技報. AI99-7. 47-54 (1999)
• [文献書誌] 宇田川 健文: "作業分担における情報交換ルールの強化学習による自動獲得"信学技報. AI99-9. 61-68 (1999)
• [文献書誌] Toyama,K.: "A new method for magneto-encephalography:A three-dimension magnetometer-spatial filter system"Neuroscience. 91(2). 405-415 (1999)
• [文献書誌] 寺田 和子: "筋肉のHodgkin-Huxley方程式における周期倍分岐の連鎖"日本神経回路学会誌. 6(2). 99-105 (1999)
• [文献書誌] Terada,K.: "Bifurcation of the Hodgkin-Huxley equations for muscles as a model of sodium channel diseases"NOLTA'99,Hawaii. 203-206 (1999)
• [文献書誌] Iwamura,Y.: "Bilateral receptive field neurons and callosal connections in the somatosensory cortex"Philosophical Transactions of the Royal Society of London,B:Biological Sciences. 355. 267-274 (2000)
• [文献書誌] Tanaka,M.: "Monkey intraparietal neurons activated by joint movements and moving visual stimuli"Soc.Neurosci.Abstr.. 25. 1416 (1999)
• [文献書誌] Taoka,M.: "Bilateral representation of the hindlimb in the postcentral somatosensory cortex of awake macaque monleys"Soc.Neurosci.Abstr.. 25. 2196 (1999)
• [文献書誌] 玉野井 太智: "MT野、MST野細胞は2次運動に反応するか"信学技報. NC98-169. 123-130 (1999)
• [文献書誌] 小林 永樹: "盲点のフィリングは主観的輪郭の認知メカニズムと共通か"信学技報. NC98-172. 147-154 (1999)
• [文献書誌] Okamoto,H.: "MT neurons in the macaque exhibited two types of bimodal direction tuning as a predicted by a model for visual motion detection"Vision Res.. 39(20). 3465-3479 (1999)
• [文献書誌] Miura,K.: "A computational model for the detection of object motion by moving observer using self-motion signals"Information Sciences. 123. 55-73 (2000)
• [文献書誌] 石原 聖司: "RBF出力素子を用いたモジュール型ニューラルネット"日本神経回路学会誌. 6(4). 203-217 (1999)
• [文献書誌] 石原 聖司: "モジュラー型ニューラルネットにおける追加学習"電子情報通信学会論文誌. J82-DII(7). 1199-1209 (1999)
• [文献書誌] Ishihara,S.: "A modular neural network with RBF output units"IEEE SMC99. 344-349 (1999)
• [文献書誌] 石原 聖司: "RBFを用いたクラス分類のためのモジュール型ニューラルネットワーク"電子情報通信学会総合大会講演論文集. D2-38. 45 (1999)
• [文献書誌] 石原 聖司: "モジュール型ニューラルネットワークを用いた手の形状による個人認識"日本神経回路学会第9回論文集. 211-212 (1999)
• [文献書誌] 石原 聖司: "RBF出力素子を用いたモジュール型ニューラルネットワークによる追加学習"電子情報通信学会技報. NC98-133. 273-280 (1999)
• [文献書誌] 漆原 和加子: "2次運動検出モデル"電子情報通信学会技報. NC98-191. 293-298 (1999)
• [文献書誌] Kondo,H.: "E.G.Neurochemical gradient along monkey sensory cortical pathways:calbindin immunoreactive pyramidal neurons in layers II and III"Eur.J.Neurosci.. 11. 4197-4203 (1999)
• [文献書誌] Suzuki,W.: "Divergent baclward projections from area TE of the macaque inferotemporal cortex"J.Comp.Neurol.. (in press).
• [文献書誌] 田中 啓治: "下側頭葉皮質と物体認識"ブレインサイエンスレビュー(医学書院). 127-164 (1999)
• [文献書誌] 田中 啓治: "形状視のメカニズム"脳を知る・創る・守る(「脳の世紀」推進会議編). 66-80 (1999)
• [文献書誌] 田中 啓治: "側頭連合野"脳科学大事典(朝倉書店). 第2編. 57-86 (2000)
• [文献書誌] Tanaka,K.: "Neuronal representation of object images and effects of learning"Perceptual Learning(The MIT Press). (in press).
• [文献書誌] Tanaka,K.: "Mecanisms of object visual object recognition studied in monkeys"Spatial Vision. (in press).
• [文献書誌] Hanazawa,A.: "Neural selectivity for hue and saturation of colour in the primary visual cortex of the monkey"European J.Neuroscience. (in press).
• [文献書誌] 三崎 将也: "カテゴリー知識の獲得による認識空間の変化"認知科学. 6. 226-241 (1999)
• [文献書誌] 土肥 英三郎: "TCAによる初期視覚の空間分光特性を持つ受容野の自己組織的形成"電子情報通信学会信学技報. NC98-170. 131-138 (1999)
• [文献書誌] Okada,T.: "Functional magnetic resonance imaging of human cognitive processes"Japanese Psychological Research. (in press).
• [文献書誌] Sugio,T.: "The role of the posterior parietal cortex in human object recognition:a functional magnetic resonance imaging study"Neuroscience Letters. 276. 45-48 (1999)
• [文献書誌] Inui,T.: "Neural substrates for depth perception of the Necker cube;an fMRI study subjects"Neuroscience Letters. (in press).
• [文献書誌] Nielsen,M.: "Does fMRI Contribute to Vision Science?: Task-Dependent Activation Within Visual Areas"VISION. 11(1). 13-24 (1999)
• [文献書誌] Tamada,T.: "Cerebro-cerebellar functional connectivity revealed by the laterality index in tool-use learning"NeuroReport. 10(2). 325-331 (1999)
• [文献書誌] 藤巻則夫: "視覚呈示による単語認識の神経機構"神経研究の進歩. 43(4). 528-540 (1999)
• [文献書誌] Fujimaki,N.: "Functional magnetic resonance imaging of neural activity related to orthographic,phonological,and lexico-semantic judgments of visually presented characters and words"Human Brain Mapping. 8. 44-59 (1999)
• [文献書誌] Sakaki,K.: "Neural representation of a rhythm depends on its interval ratio"Journal of Neuroscience. 19. 10074-10081 (1999)
• [文献書誌] 阿部隆之: "アクティブ微振動制御装置を用いた磁気シールドルームのノイズ低減に関する検討"電気学会論文誌A. 119-A(12). 1472-1479 (1999)
• [文献書誌] Imamizu,H.: "Human cerebellar activity reflecting an acquired internal model of a new tool"Nature. 403. 192-195 (2000)