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2014 年度 実施状況報告書

脳機能イメージング法によるヒト脳内奥行き情報処理機構の解明とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 26870911
研究機関独立行政法人情報通信研究機構

研究代表者

番 浩志  独立行政法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 研究員 (00467391)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワードfMRI / 3D知覚 / 物体知覚 / 物体認知 / 実験心理学 / 脳機能イメージング
研究実績の概要

2014年度は、イギリスのケンブリッジ大学およびバーミンガム大学などの研究者と共同で、3D奥行き視を実現するヒト脳内情報処理機構を明らかにするための心理物理学・fMRI研究を行った。具体的には、

1. 物体表面の補完が、3D構造を知覚する前後、どの段階で起きるのかを調べる心理物理学研究を行った。結果、ヒトが物体表面を知覚する前にその物体の3D構造が再構成されていることが明らかになった。本研究はVision Research誌に発表済みである。
2. 物体の質感(光沢やざらつき)知覚に3D視がどのような影響を及ぼすかを調べるヒトfMRI実験を行った。結果、ヒトが質感を知覚する際に特に重要な数個の視覚野の同定に成功し、それらの間の階層的な処理の流れを可視化できた。研究成果は2つの論文にまとめられ、1つの実験はすでにVision Research誌に発表済みである。もう1つの実験は現在投稿に向けて論文の最終校正段階にある。
3. 超高磁場MRI装置(7T MRI)を用いて、両眼視差からの3D知覚に特に重要とされるヒト背側視覚野V3A/V3Bの詳細な組織化の様子を可視化する実験を行った。結果、V3A/V3Bでは両眼視差選択性ニューロンがクラスター構造を成していることをつきとめた。研究成果はJournal of Neuroscience誌に発表済みである。
4. ローカルな両眼視差情報がどのようにグローバルな物体表面へと変換されるのか、その過程を調べるfMRI実験とニューラルシミュレーション実験を行った。結果、V1からV3Aにかけて、物体の3D表面が再構成されていく様子を捉えることに成功した。成果は現在Journal of Neuroscience誌へのアクセプトへ向けてリバイス中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

2014年~現在までにかけて、本科研費により補助を受けて3本の論文を国際誌に発表することができた。さらに、すでに3本の論文を近いうちに国際誌へ投稿できる段階にある。これに加え、これまでの研究成果をレビューする日本語の解説論文を執筆する機会にも恵まれた。
本研究申請課題の最終目標である「3D脳活動の工学的な応用」はまだ手つかずの状態ではあるが、その実現に向けて、基礎的なデータの蓄積は進んでいる。これらの状況を総合的にみて、研究課題は当初の目的通り順調に進展しているといえるだろう。

今後の研究の推進方策

[研究実績の概要]で述べた研究に加え、2014~2015年度は、物体が床面へ落とす影がヒトの奥行き知覚に与える影響を調べる心理行動実験およびfMRI実験を行っている。現在、取得したデータを解析中で、2015年度の早い時期に神経科学の国際誌に投稿する予定である。この研究は、陰影などの絵画的な手掛かりを有効に活用し、物体の運動軌道の情報を3次元空間で正確にトラッキングするマシンビジョンなどの開発に向けた基礎知見としても役立つと考えられ、神経科学のみならず、工学・情報学的にも重要なものである。

また、2015年度は、これまでに蓄積した3D奥行き視の研究をさらに進め、fMRIデータのエンコーディング・モデリング手法(Nishimoto et al., Current Biology 2012など)を応用することで、写真(2次元画像)を観察中のヒトの脳活動から写真に含まれる3次元構造を復元する技術の開発を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

購入予定だった3D視用のステレオ・メガネの調達がスムーズに進まず、また最新版の発売も予定されていたため、今後の研究を考えた上で、3D視用のメガネの購入を見送った。このため、次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

2014年度に購入を見送った3D視用のステレオ・メガネの購入に充てる予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Brightness masking is modulated by disparity structure2015

    • 著者名/発表者名
      Pelekanos, V., Ban, H., Welchman, A.E.
    • 雑誌名

      Vision Research

      巻: 110 ページ: 87-92

    • DOI

      10.1016/j.visres.2015.02.010

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] fMRI evidence for areas that process surface gloss in the human visual cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Sun, H.-C., Ban, H., Di Luca, M., Welchman, A.E.
    • 雑誌名

      Vision Research

      巻: 109 ページ: 149-157

    • DOI

      10.1016/j.visres.2014.11.012

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultra-high field fMRI reveals systematic functional organization for binocular disparity in human visual cortex.2015

    • 著者名/発表者名
      Goncalves, N. R., Ban, H., Sanchez-Panchuel, R. M., Francis, S., Schluppeck, D., Welchman, A. E.
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 35 ページ: 3056-3072

    • DOI

      http:/​/​dx.​doi.​org/​10.​1523/​JNEUROSCI.​3047-14.​2015

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] fMRI脳機能イメージングとTMS法で明らかになった ヒト脳内における3D視覚情報の処理と統合2015

    • 著者名/発表者名
      番 浩志, ドリタ チャン, アンドリュー ウェルチマン
    • 雑誌名

      映像情報メディア学会誌

      巻: 7 ページ: 印刷中

  • [学会発表] ヒト背側視覚経路における階層的な奥行き視情報の処理:fMRIおよび行動実験によるアプローチ2014

    • 著者名/発表者名
      番浩志
    • 学会等名
      関西若手心理学研究会
    • 発表場所
      大阪大学人間科学部、大阪府吹田市
    • 年月日
      2014-07-26 – 2014-07-26
    • 招待講演
  • [学会発表] A local display characterization method to improve calibration accuracies and to achieve quick chromaticity reproductions2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ban, Hiroyuki Yamashiro, Hiroki Yamamoto
    • 学会等名
      Asia-Pacific Conference on Vision
    • 発表場所
      香川国際コンベンションホール、香川県高松市
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-22
  • [学会発表] ヒト初期(V1/V2)および背側視覚野V3A、V3B/KOにおける奥行き視情報の処理と統合2014

    • 著者名/発表者名
      番浩志
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「視知覚の現象・機能・メカニズム –生理学的、心理物理学的、計算論的アプローチ」
    • 発表場所
      岡崎生理学研究所、愛知県岡崎市
    • 年月日
      2014-06-12 – 2014-06-13
    • 招待講演
  • [学会発表] Cortical organization of binocular disparity in human V3A.2014

    • 著者名/発表者名
      Nuno Goncalves, Hiroshi Ban, Rosa Sanchez-Panchuelo, Susan Francis, Denis Schluppeck, Andrew Welchman
    • 学会等名
      Vision Science Society
    • 発表場所
      フロリダ、USA
    • 年月日
      2014-05-16 – 2014-05-21
  • [学会発表] The Perception of Glossiness in the Human Brain2014

    • 著者名/発表者名
      Hua-Chun Sun, Hiroshi Ban, Andrew Welchman
    • 学会等名
      Vision Science Society
    • 発表場所
      フロリダ、USA
    • 年月日
      2014-05-16 – 2014-05-21
  • [学会発表] Goal-seeking approaches to characterize non-CRT as well as CRT displays for vision experiments2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Ban, Hiroki Yamamoto
    • 学会等名
      Vision Science Society
    • 発表場所
      フロリダ、USA
    • 年月日
      2014-05-16 – 2014-05-21

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公開日: 2016-06-01  

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