ヒト視覚皮質の構造と機能の定量的関係解析:情報理論アプローチ

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15730335
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 山本 洋紀 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 助手 (10332727)
• Keywords: 視覚野 / 大脳 / 脳溝 / 相互情報量 / 確率地図 / MRI / JMRI / イメージング

Research Abstract

本研究は下記の5つの下位課題から構成される。
(1)視覚皮質の機能野、すなわち、視覚野を多数の被験者で同定する。
(2)視覚皮質の解剖構造、すなわち、脳溝、脳回を多数の被験者で同定する。
(3)(1)、(2)の結果を機能・構造の同時確率に統合し、機能確率地図と構造確率地図を作製する。ここで、同時確率は、複数の被験者で視覚野と脳溝・回を同定し、共通の脳座標空間に正規化した後に、"ある視覚野とある脳溝・回のコンビが何%の被験者に存在するか"という確率計算を行うことで算出できる。機能確率地図と構造確率地図は同時確率の片側確率として計算できる。
(4)(3)で作成した機能・構造同時確率にシャノンの情報理論を適用し、視覚皮質の機能と構造の関係を定量化する。情報理論によれば、同時確率から計算される相互情報量(単位はビット)によって機能と構造の2者の関係構造が完全に記述できる。両者の関係が強ければ、すなわち、ある視覚野がある特定の溝・回に限局していれば相互情報量は大きくなる。
(5)機能・構造の相互情報量地図を二次元および三次元的に可視化する。
初年度では、上記課題のうち(1)、(2)、(3)を実現するソフトウェアを開発した。被験者五名について開発したソフトウェアを適用し、本アプローチの有効性を確認した。また、課題(4)、(5)についてもパイロット的な開発を行い、本研究アプローチの概要を国際会議にて発表した。

Research Products

• [Publications] Hiroki Yamamoto: "Functional Brain Imaging and Visual Psychophysics"KOGAKU Japanese journal of Optics. 33・2. 80-88 (2004)
• [Publications] 前田青広: "輪郭錯視事態におけるヒト視覚野の活動-JMRI研究-"電子情報通信学会技術研究報告(ヒューマン情報処理). HIP2003・5. 13-18 (2003)
• [Publications] 前田青広: "メタコントラスト事態におけるヒト視覚野の活動-JMRI研究-"電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス). MBE2003・5. 35-40 (2003)
• [Publications] Yoshimichi Ejima: "Interindividual and interspecies variations of the extrastriate visual cortex"Neuroreport. 14・12. 1579-1583 (2003)
• [Publications] Hiroki Yamamoto: "Information theoretic approach for exploring brain structure-function relationships"Neuroscience Research. 46・Supl1. P1-P-170 (2003)
• [Publications] Hiroki Yamamoto: "Structure-Function Relationships Based on Simultaneous Probability Map and Information Theory"Society To Neuroscience Abstracts. 33. 863.25 (2003)