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

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26870911
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 番 浩志 国立研究開発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

2015年度は、本研究課題の目的である「ヒト3D知覚に関わる脳内処理機構」を明らかにするためのfMRI実験を行い、論文発表を行った。特に下記3つの成果を上げた。これらの研究はイギリス・ケンブリッジ大学およびイギリス・UCLと共同で行われたものである。
１．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、その過程を調べたfMRIおよびニューラルシミュレーションによる実験結果を2014年度から国際誌投稿していたが、その論文内で用いたデータの追加解析を行い、Journal of Neuroscience誌へアクセプトされた。
２．子どもは、11歳頃になるまで、複数の3D手掛かり(例えば、両眼視差と運動視差)を大人のようには統合することができないことが知られていた。手掛かりが統合できないのは、視覚経験が足りず統合された情報を引き出せないためなのか、それとも脳が未発達のためにそもそも統合ができていないのか、２つの仮説の間で決着がついていなかった。我々は、fMRI計測と多変量データ解析手法を組み合わせることで、後者の仮説が正しいこと、すなわち11歳頃に脳の視覚野V3Bに変化が起き、その後手掛かりが統合できるようになることを突き止めた。成果はCurrent Biologyに掲載され、同誌のDispatch(研究紹介)コーナーにおいて、２度その意義がハイライト紹介された。
３．ヒトは3D手がかりを用いて物体表面の光沢感を知覚することができる。その知覚に関わる脳内処理機構をfMRI実験を通して明らかにした。成果はJournal of Neurophysiologyに掲載予定である。
これらの研究を通して、初期視覚野V1から中・高次の領野V3A・V3Bへと至る3D視知覚情報処理の経路と各視覚野が担当する情報処理の内容を明らかにすることができた。

研究成果

• [国際共同研究] ケンブリッジ大学/ノッティンガム大学/ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: ケンブリッジ大学/ノッティンガム大学/ユニバーシティ・カレッジ・ロンドン
• [雑誌論文] Differential processing of binocular and monocular gloss cues in human visual cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Sun, H.-C., Di Luca, M., Ban, H., Murry, A., Welchman, A.E.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 117 ページ: 未定
  • DOI: 10.1152/jn.00829.2015
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Late development of cue integration is linked to sensory fusion in cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Dekker, T., Ban, H., van der Velde, B., Sereno, M.I., Welchman, A.E., Narandini, M.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 25 ページ: 2856-2861
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.09.043
  • 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 analysis-by-synthesis reveals a dorsal hierarchy that extracts surface slant (2015)
  • 著者名/発表者名: Ban, H., Welchman, A.E.
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 35 ページ: 9823-9835
  • DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1255-15.2015
  • 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: 10.1523/JNEUROSCI.3047-14.2015
  • 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: Ban, H., Chang, H.F.D., Welchman, A.E.
  • 雑誌名: 映像情報メディア学会誌 巻: 69 ページ: 10-15
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Brightness masking is modulated by disparity structure (2015)
  • 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 cortex (2015)
  • 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
• [学会発表] 脳機能イメージングによって明らかになった立体視の脳内処理経路と立体視手掛かりの統合過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 学会等名: 基礎心理学会フォーラム「脳イメージングで探る3次元の世界」
  • 発表場所: 東北学院大学(宮城県、仙台市)
  • 年月日: 2016-03-17 – 2016-03-17
  • 招待講演
• [学会発表] Dorsal cortical pathway that translates local binocular disparities into 3-D surfaces (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ban
  • 学会等名: Maastricht University研究会
  • 発表場所: Maastricht University, Maastricht, the Netherlands
  • 年月日: 2016-03-10 – 2016-03-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヒトはなぜ3Dを見ることができるのか？ －fMRIで明らかになった立体視手掛かりの脳内処理経路－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 学会等名: NHK放送技術研究所 所内セミナー
  • 発表場所: NHK放送技術研究所(東京都、世田谷区)
  • 年月日: 2015-12-14 – 2015-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] ヒトを対象とした視知覚の脳機能画像研究～MATLABによる解析の実際 (2015)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 学会等名: 実ビジネスへの応用例でみるヒューマンデータセンシングとアナリティクス ～ウエアラブル技術からの生体信号、機械学習の適用～ Mathworks Japan and NTTデータ経営研究所
  • 発表場所: 品川シーズンテラスカンファレンス(東京都、港区)
  • 年月日: 2015-12-03 – 2015-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Seeing slant: fMRI analysis-by-synthesis reveals a cortical hierarchy that extracts 3D-surfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ban
  • 学会等名: The 6th FAONS Congress and 11th Biennial Conference of the Chinese Neuroscience Society
  • 発表場所: 烏鎮国際会議場(中国浙江省、嘉興市)
  • 年月日: 2015-09-21 – 2015-09-23
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 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
  • 学会等名: 映像情報メディア学会年次大会2015、シンポジウム「脳と映像情報メディア」
  • 発表場所: 東京理科大学葛飾キャンパス(東京都、葛飾区)
  • 年月日: 2015-08-27 – 2015-08-27
  • 招待講演
• [学会発表] A preference for stereopsis in deep layers of human primary visual cortex (2015)
  • 著者名/発表者名: Goncalves, N.R., Zimmermann, J., Ban, H., Goebel, R., Welchman. A.E.
  • 学会等名: European conference on visual perception
  • 発表場所: University of Liverpool, Liverpool, UK
  • 年月日: 2015-08-22 – 2015-08-27
  • 国際学会
• [学会発表] Representational changes in retinotopic cortex during the development of depth cue combination in childhood (2015)
  • 著者名/発表者名: Dekker, T., Ban, H., Sereno, M., Welchman, A., van der Velde, B., Nardini, M.
  • 学会等名: Vision Science Society
  • 発表場所: TradeWinds Island Resorts, Florida, USA
  • 年月日: 2015-05-15 – 2015-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Brain processing of gloss information with 2D and 3D depth cues (2015)
  • 著者名/発表者名: Sun, H., Di Luca, M., Fleming, R., Muryy, A., Ban, H., Welchman, A.
  • 学会等名: Vision Science Society
  • 発表場所: TradeWinds Island Resorts, Florida, USA
  • 年月日: 2015-05-15 – 2015-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Cortical representations of object motion trajectories in 3D space (2015)
  • 著者名/発表者名: Ban, H., Ikegaya, Y.
  • 学会等名: Vision Science Society
  • 発表場所: TradeWinds Island Resorts, Florida, USA
  • 年月日: 2015-05-15 – 2015-05-20
  • 国際学会
• [学会発表] Translating local binocular disparities into global 3D surface structures along dorsal visual hierarchy (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ban
  • 学会等名: 中国実験心理学学会年次大会2015
  • 発表場所: 蘇州大学(中国江蘇省、蘇州市)
  • 年月日: 2015-05-09 – 2015-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 基礎心理学会編 実験心理学ハンドブック 「2.1.1 視覚刺激呈示装置：カラーディスプレイ」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 番浩志
  • 総ページ数: 未定
  • 出版者: 朝倉書店