2017 Fiscal Year Annual Research Report
Hierarchical Transformation of Shitsukan Information Representation in the Visual System
| Project Area | Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology |
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| Project/Area Number |
15H05921
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大澤 五住 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (20324824)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 耕太 大阪大学, 生命機能研究科, 助教 (40467501)
田村 弘 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (80304038)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 質感 / 大脳 / 視覚 / 神経生理学 / 受容野 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
V1, V2,V4の腹側共同実験を実施した。自然画像を元にした刺激、画像統計量を体系的に操作した刺激、DRGW刺激、ランダムドット刺激を使ったマイニング的なアプローチにより実験を行った。V1とV4野については32点のマルチ電極により、多数の細胞からの記録を行なった。視覚刺激システムとデータ解析システムを本研究のための合同の実験装置を設置し多点電極によるデータの取得が順調に進行している。多点電極からのデータの解析には、スパイクの分離を含む解析環境が必要だが、この解析システムの準備がほぼ完了した。
ネコの初期視覚野において、最初の単純型細胞および複雑型細胞が次の段の細胞に統合される過程の性質をプーリングの観点から研究し、理論的および実験的な解析により、プーリングが両眼視差選択性にもたらす効果を調べた。空間におけるプーリングは両眼性の空間周波数と方位のマッチング精度を飛躍的に向上させ、両眼立体視のための情報処理に重要な役割を担っていることを初めて発見した。逆に、空間周波数領域におけるプーリングは空間的な視差選択性をよりシャープにし、両眼偽対応を除去する効果があることを示した。これらの成果を台湾で開催されたAPCV2017のシンポジウムにおいて招待講演発表した。
また、Deep Neural Netの内部ノードの特性を実際の動物の視覚野細胞の反応と比較するため、テクスチャー境界に対する反応をAlexNetについて調べた。実際のV2などに見られる細胞と同様なテクスチャー境界に反応するノードが見つかり、多くが輝度の境界と似た選択性を持つことがわかった。この結果は日本神経科学大会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究総括の大澤と分担者の佐々木のグループと分担者の田村のグループが共同し、V1~V４~ MTまでの視覚刺激と多点記録・解析システムを構築し、実験により計画の半分程度のデータを取得した。多点記録データは、GPUによるスパイクソーティングが必要だが、このシステムも構築し、現在ソーティングの能力とスピードに関して改良を重ねている。実験が進む前には、MTでは多くの細胞を有効に刺激可能であることはわかっていたが、本研究で使用するダイナミックランダムガボール刺激やダイナミックランダムドット刺激が、多くのV４細胞にとっても有効な刺激であることを確認し、データを取得した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度には、大澤（研究代表者）、佐々木（研究分担者）と田村（研究分担者）がV1, V2, V4、MT等の腹側・背側両経路における共同実験を実施する。これらの実験には大学院生が２～３名参加する。岡田（連携研究者）と協力し、スパースなあるいは少量のデータでも高信頼度の計測を可能にする解析手法を適用し、自然画像を元にした刺激、画像統計量を体系的に操作した刺激、DRGW刺激、ランダムドット刺激を使ったマイニング的なアプローチにより研究を実施する。
昨年度までに、この研究を実現するための、共通の視覚刺激システムとデータ解析システムを本研究のための合同の実験装置を設置し多点電極によるデータの取得が順調に進行している。多点電極からのデータの解析には、スパイクの分離を含む解析環境が必要だが、この解析システムの準備がほぼ完了した。本年度はこのシステムをさらに改良活用し、研究計画のデータの主要部分を取得する。実験制御コンピューターと、集積されたデータを処理するための解析コンピューターをそれぞれの研究室で使用する。腹側・背側経路相互の情報伝達の様態を調べるために、MTとV4の同時記録実験の準備を行い今年度中の実験を目指す。この研究では、動きの情報に基づく三次元形状知覚 (structure-from-motion)の神経基盤となる情報伝達等に関する示唆が得られる可能性がある。
実験は麻酔不動化されたサルで承認された実験計画に従って行う。
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Research Products
(14 results)
