2020 Fiscal Year Research-status Report
急速眼球運動前後での顔画像情報の統合と認知の神経機構
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19K07804
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| Research Institution | Dokkyo Medical University |
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Principal Investigator |
河野 憲二 獨協医科大学, 医学部, 特任教授 (40134530)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅生 康子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (40357257)
松田 圭司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (50358024)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 神経科学 / 眼球運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
私たちは、絶えず眼を動かし、空間内の様々な位置にある対象物を、網膜の内でも感度の高い中心窩に捉らえ、外界を知覚している。特に環境内に人がいると、人の顔に視線が向かうことはよく知られていて、周辺視野で認めた顔に視線を向け、解像度の高い中心窩で捉えなおすことで、ヒトが社会生活を送る上で重要な他者の表情や個体の特定など顔の持つ情報の詳細な認識が可能となる。本研究では、サルを対象として脳から神経活動を記録し、眼が動く前に記憶された顔が、眼が動いた後に見える顔とどのように照合され、統合されていくか調べることにより、脳が行なっている顔の認知機能のメカニズムの理解を進める。具体的には、サル下側頭葉に留置した複数の多点電極からニューロン活動を記録し、様々な空間内の位置に提示された顔画像に対する反応を眼球運動前後で記録し、眼が動く前に記憶された顔が、眼が動いた後に見える顔とどのように照合され、統合されていくか調べる。
当該研究ではすでに、固視課題及びサッケード課題を訓練したサルの下側頭葉に多点電極を留置する手術を行い、術後回復したのち、留置した多点電極からニューロン活動を記録し、多種の顔画像刺激（様々な表情のヒト、サルの顔と、眉/眼/鼻などその造作）を呈示し、顔造作や顔刺激に反応するニューロンが記録される電極を特定し、それぞれのニューロンの反応特性を調べてきている。
令和２年度は、サルがサッケード課題を遂行中にそれぞれのニューロンの反応特性を調べた。TE野、TEO野両領野から顔画像に反応するニューロンが記録できたが、特に、TE野、TEO野のニューロンではサッケード課題中の反応に違いがあることを示すことができた。
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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
当該研究では、サルの下側頭葉に留置した多点電極からニューロン活動を記録し、顔刺激に反応するニューロンが記録される電極を特定し、それぞれのニューロンの反応特性を調べてきている。
令和２年度は、サルが固視課題及びサッケード課題を遂行中にそれぞれのニューロンの反応特性を調べた。TE野、TEO野両領野から顔画像に反応するニューロンが記録でき、固視課題では、TEO野から記録された顔に反応するニューロンの受容野はTEから記録された顔に反応するニューロンよりも狭いことを示すことができた。サッケード課題では、TEO野のニューロンは受容野が狭いため、周辺視野に顔刺激があると反応しないが、サッケードで視線を顔に向けると、顔刺激を中心窩に捉えなおすことになり、そのタイミングでの反応が観察された。TE野のニューロンは、受容野が広いのでは周辺視野に顔刺激があっても、反応が観察されることが多かった。このTE野、TEO野の反応の違いは重要な新しい知見であるので、当該研究が、おおむね順調に進展していることを示しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では、令和元年度、２年度から進めているTE野とTEO野に留置した多点電極からのニューロン活動の記録を継続し、記録したニューロンのサッケード前後の反応を調べる。特に、TE野とTEO野のニューロンの顔刺激に対する反応の潜時が、固視課題とサッケード課題で異なるかどうか。サッケード課題中に、TE野とTEO野のニューロンにサッケード抑制が観察されるかどうか。サッケード終了直後に観察される、顔刺激の想起と密接に関係すると考えられる反応のタイミングにTE野とTEO野のニューロンで違いがあるかに注目して解析を進める。これらの解析から、短期記憶として保持されたサッケード前の視覚情報が、サッケード運動がトリガーとなって呼び起こされ、サッケード後の情報と照合されることで視空間内に定位され、視覚世界が脳内で再構成される現象がこれらのニューロンに見られるかを明らかにする。
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| Causes of Carryover |
今年度の研究では、TE野、TEO野のニューロン活動の解析に異なるサルから記録されたデータを用いていた。これは、電極の安定性による複数のニューロンの電気活動のクロストークなどの問題によるものであり、この問題を解決するためのソフトウェアの開発を行なったが、時間がかかり、完了しなかった。そこで、次年度に予算を使用し、この解析を進める計画とした。次年度は、同じサルから記録されたTE野、TEO野のニューロン活動について詳細に解析し、論文作成を行なっていく計画である。
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[Presentation] Effects of differences in physical surface properties on facial expression discrimination in macaque monkeys2020
Author(s)
Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
Organizer
第43回 日本神経科学大会
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[Presentation] Effects of different physical surface properties on face discrimination learning in macaque monkeys2020
Author(s)
Kazuko Hayashi, Narihisa Matsumoto, Keiji Matsuda, Kenichiro Miura, Shigeru Yamane, Shin Matsuo, Keiji Yanai, Mark A. G. Eldridge, Richard C Saunders, Barry J. Richmond, Yuji Nagai, Naohisa Miyakawa, Takafumi Minamimoto, Masato Okada, Kenji Kawano, Yasuko Sugase-Miyamoto
Organizer
日本動物心理学会第80回大会
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