両眼立体視における相関計算と対応計算の適応的制御

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23240047
• 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): 2011-05-31 – 2014-03-31
• キーワード: 両眼立体視 / 両眼視差 / 視覚情報処理 / ３D知覚 / 連合野皮質 / ２光子顕微鏡 / ランダムドットステレオグラム / 相関計算

研究概要

ヒトやサルなど霊長類は、両眼視差に基づいて視覚対象の奥行き・世界の３次元構造を知覚する両眼立体視機能を持つ。両眼視差の検出は一次視覚野（V1）で行われるが、奥行き知覚の成立には、V1以後の視覚領野が必要である。本研究では、①奥行きの弁別のために、両眼視差検出以後になされる情報処理内容を解明し、②高次視覚野（V4とMT）がこれらの計算過程へどう関与するかを検討する。この解析を通して、「奥行き知覚の成立に両眼相関計算と両眼対応計算の２つの過程が直接的に貢献することができ、両者の相対的貢献度は、視覚刺激条件に依存して計算に関与する脳部位が変わることにより、適応的に変化する」という仮説を検証する。
(1) 両眼相関計算と両眼対応計算の機能分担の解明
視覚刺激のパラメータが両眼相関計算と両眼対応計算の奥行き弁別への貢献度へ与える影響を調べた。RDSのドットの更新速度が速い場合には両眼相関計算の出力が奥行き判断に反映され、遅い場合には、両眼相関計算に加えて両眼対応計算の出力も奥行き判断に貢献することが明らかになった。このように刺激の時間特性によって、両眼相関計算と両眼対応計算の相対的貢献度が変化する。前者の貢献はMT野によりなされていることを示す予備的結果も得られた。
(2) 側頭葉経路への両眼視差情報入力経路の特定：２光子励起イメージング法による解析
様々な領野で見つかる両眼視差選択性細胞への入力経路は多くの場合不明である。本実験では、V4の両眼視差情報が側頭葉経路に沿って到達しているのか、それとも頭頂葉経路から転送されたものなのかを検討する。V4に逆行性軸索トレーサー(CTB-Alexa)を注入し、標識されたV2細胞の両眼視差選択性を、２光子励起イメージング法と単一神経細胞外記録により調べる手法をサルに適用する技術を開発した。また、V1野の機能構築を２光子イメージングにて解明した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Temporal channels and disparity representations in stereoscopic depth perception (2013)
  • 著者名/発表者名: Doi, T., Takano, M., Fujita, I
  • 雑誌名: J. Vision 巻: 13(13):26 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1167/13.13.26
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between the local structure of orientation map and the strength of orientation tuning of neurons in monkey V1: a 2-photon calcium imaging study (2013)
  • 著者名/発表者名: Ikezoe, K., Mori, Y., Kitamura, K., Tamura, H., Fujita, I.
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 33(42) ページ: 16818-16827
  • DOI: doi:10.1523/JNEUROSCI.2209-13.2013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postnatal development of layer III pyramidal cells in the primary visual, inferior temporal, and prefrontal cortices of the marmoset (2013)
  • 著者名/発表者名: Oga, T., Aoi, H., Sasaki, T., Fujita, I., Ichinohe, N.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 1 ページ: 1-10
  • DOI: doi:10.3389/frcir.2013.00031
  • 査読あり
• [学会発表] 脳が世界を見る～わたしが知らないうちに
  • 著者名/発表者名: 藤田一郎
  • 学会等名: 第28回情報処理学会エンタテインメントコンピューティング研究会
  • 発表場所: 大阪大学基礎工学部国際棟（大阪府豊中市）
  • 招待講演
• [学会発表] Representation of stereoscopic depth in visual area V4 at the single neuron and the population levels
  • 著者名/発表者名: Ablorahmani, M., Doi, T., Tamura, H., Shiozaki, HM., Fujita, I.
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会合同大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [学会発表] The effect of complex natural backgrounds on visual response to object images of neurons in macaque inferior temporal cortex
  • 著者名/発表者名: Mukai, M., Yamane, Y., Ito, J., Strokov, S., Gruen, S., Fujita, I., Tamura, H.
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会合同大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [学会発表] Size illusion in the figural after-effect paradigm
  • 著者名/発表者名: Higuchi, Y., Tanaka, Y., Aoki, S.C., Fujita, I.
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会合同大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [学会発表] Factors affecting human gaze behavior during free viewing: an analysis with complex natural scenes with superimposed object images
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Yamane, Y., Ito, J., Mukai, M., Strokov, S., Fujita, I., Maldonado, P.E., Gruen, S., Tamura, H.
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会合同大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [学会発表] In vivo 2-photon calcium imaging of visual responses to natural movies in monkey V4
  • 著者名/発表者名: Ikezoe, K., Nishimoto, S., Takeuchi, R., Fukazawa, T., Saito, Y., Fujita, I.
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会合同大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [学会発表] Reversed depth perception in binocularly anticorrelated stimuli occurs in a relative depth reference frame
  • 著者名/発表者名: Aoki, S., Shiozaki, H.M., Fujita, I.
  • 学会等名: Neuro2013（第36回日本神経科学大会、第56回日本神経化学会大会、第23回日本神経回路学会合同大会）
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市）
• [学会発表] Factors affecting human gaze behavior examined by complex natural scenes with superimposed object images
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Yamane, Y., Ito, J., Fujita, I., Maldonado, P.E., Gruen, S., Tamura, H.
  • 学会等名: 日本視覚学会2013年夏季大会
  • 発表場所: 札幌市立大学桑園キャンパス大学院棟（北海道札幌市）
• [学会発表] 先行図形提示による後続図形の大きさ知覚への影響
  • 著者名/発表者名: 樋口義久、田中雄一郎、青木俊太郎、藤田一郎
  • 学会等名: 視覚科学フォーラム第17回研究会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀県草津市）
• [学会発表] サルV4細胞の自然動画に対する視覚応答の２光子Ca2+イメージングによる解析：（I）エンコーディングモデル解析による応答特性の推定
  • 著者名/発表者名: 竹内遼介、池添貢司、西本伸志、齋藤優介、深澤宇紀、藤田一郎
  • 学会等名: 視覚科学フォーラム第17回研究会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀県草津市）
• [学会発表] サルV4細胞の自然動画に対する視覚応答の２光子Ca2+イメージングによる解析：（II）方位・空間周波数選択性に関する空間配置
  • 著者名/発表者名: 齋藤優介、池添貢司、西本伸志、竹内遼介、深澤宇紀、藤田一郎
  • 学会等名: 視覚科学フォーラム第17回研究会
  • 発表場所: 立命館大学びわこ・くさつキャンパス（滋賀県草津市）
• [学会発表] Factors affecting human gaze behavior: an analysis with complex natural scenes with superimposed object images
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Yamane, Y., Ito, J., Mukai, M., Strokov, S., Fujita, I., Maldonado, P.E., Gruen, S., Tamura, H.
  • 学会等名: ECVP 2013, 36th European Conference on VIsual Perception
  • 発表場所: Bremen（ドイツ）
• [学会発表] Representation of stereoscopic depth in pooled responses of macaque V4 neurons
  • 著者名/発表者名: Abdolrahmani, M., Doi, T., Shiozaki, H.M., Fujita, I.
  • 学会等名: ECVP 2013, 36th European Conference on VIsual Perception
  • 発表場所: Bremen（ドイツ）
• [学会発表] V4野細胞の視差選択性に対する刺激周辺部の両眼間輝度相関の影響
  • 著者名/発表者名: 吉岡敏秀、青木俊太郎、藤田一郎
  • 学会等名: 2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市）
• [学会発表] サル大脳皮質V1野およびV4野の機能構築：２光子カルシウムイメージング法による解析
  • 著者名/発表者名: 藤田一郎
  • 学会等名: 生理研研究会「視知覚の現象・機能・メカニズムー生理学的、心理物理学的、計算論的アプローチ
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 招待講演
• [学会発表] 直接認知、基底、世界の統計学的性質、デコーディング
  • 著者名/発表者名: 藤田一郎
  • 学会等名: 日本心理学会第77回大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 招待講演
• [図書] 脳はなにを見ているのか (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤田一郎
  • 出版者: 角川ソフィア文庫
• [図書] 芸術と脳：絵画と文学、時間と空間の脳科学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤寿人編（藤田一郎分担執筆）
  • 総ページ数: 334
  • 出版者: 大阪大学出版会
• [図書] 岩波生物学辞典 (2013)
  • 著者名/発表者名: 巌佐庸ほか編（藤田一郎分担執筆およびパート別監修）
  • 総ページ数: 2192
  • 出版者: 岩波書店
• [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科認知脳科学研究室
  • URL: http://www2.bpe.es.osaka-u.ac.jp/
• [備考] 認知脳科学研究室（藤田一郎教授）
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/16/
• [備考] Neural mechanism of visual perception
  • URL: http://cinet.jp/english/people/pi000009.html
• [備考] リーディング大学院HWIP研究室紹介
  • URL: http://www.humanware.osaka-u.ac.jp/news/en/professor/ichiro_fujita/
• [備考] 霊長類の第一次視覚野の機能構築を単一細胞レベル解像度で解明
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/ikezoe-fujita-20131016/