| 研究課題/領域番号 |
25540125
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
辻 敏夫 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90179995)
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| 研究分担者 |
滝口 昇 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (20304462)
栗田 雄一 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80403591)
曽 智 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80724351)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 嗅覚 / 官能検査 / マウス / 神経活動 / ニューラルネットモデル |
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| 研究実績の概要 |
匂いの評価法は，人間の主観的な感覚指標を統計的に分析する官能検査が主流であるが，個人の主観や体調による評価のばらつきといった問題を最小限に抑えるためには非常によく訓練された専門家が多人数必要になる．本研究では，嗅覚系に関する知見が豊富に蓄えられているマウスの嗅覚構造や内部状態を用いて嗅覚系に内在する情報処理機構をモデル化し，人間の匂い感覚を予測するという生物模倣型自動官能検査法を提案する．
本年度は，昨年度制作した匂い提示装置を用いて，人間の匂い類似度感覚について官能検査実験を行った．また，マウス嗅球表面の糸球体層に誘起される活動パターンの予測モデルを構築した．提案モデルでは，匂い分子の構造をグラフとして扱い，グラフカーネル法を用いて嗅覚受容細胞の匂い分子選択性を表現した．そして，糸球体の応答とグラフカーネルを用いて計算した分子構造の距離の間の相互情報量が最大となるようにグラフカーネル法に含まれるパラメータを勾配法に基づき自動的に調整した．直鎖状の分子群（23種類）を用いて，Leave-one-subject out交差検証を行った結果，約86%の精度で糸球体の応答を予測可能であることが分かった．さらに，嗅覚系の神経接続構造に基づき，糸球体層の活動を入力とした嗅感覚予測モデルを構築した．提案モデルは，隣接する細胞間の側抑制のバランスを学習的に調整し，糸球体層の活動から特徴量を抽出することで，匂い間の類似度予測を行う．6種類の匂いを用いて検証を行った結果，相関約r=0.85で嗅感覚を予測できることが分かった．以上より，マウス脳で人間のニオイ感覚を予測するという目標を達成した（第60回システム制御情報学会研究発表講演会, 2016）．
上記成果以外にも，滝口らは嗅覚モデルを応用し，細胞の培養状態の認識アルゴリズムを新たに開発した（化学工学会第47回秋季大会, 2015）．
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