Parallel processing strategy in mid-tier visual areas in primates

灵长类动物中层视觉区域的并行处理策略

• 批准号: 21H02596
• 负责人: 藤田 一郎
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02596/
• 关键词: 視覚; 両眼立体視; テクスチャー知覚; 大脳皮質; ２光子イメージング; fMRI; 内因性信号光学記録; 一次視覚野; 両眼視差

本研究では、サルやヒトなど霊長類の中期視覚野における視覚的質感と両眼視差の処理を行う経路の特定とその処理内容の理解を進めることを目的とする。従来のサルを用いたシングルユニット活動細胞外記録法による研究の多くは、解析対象の細胞が属する領野の同定はできているが、一つの領野内のサブ構造（例えば、V1のブロブ構造、インターブロブ構造、V2の３種類のストライプ構造）のどれに属しているかが同定されていない。そのため、視覚的質感や両眼視差の情報が、サブ領野構造のどこを通過して処理されているかが不明であり、これら視覚情報の処理経路の正確な理解が得られていない。本研究では、この問題を解決するために、内因性信号光学計測法にサブ領野記法構造の同定と２光子励起カルシウムイメージング法を用いた個々の神経細胞の反応特性の解析とサブ領野内分布を解明することを目的とする。まず、この技術をサル視覚系に適用するための技術開発（新規作成したGCaMP遺伝子ウイルスベクターの注入最適濃度、体積、間隔、経時変化）を行った。新規GCaMP遺伝子はサルの大脳皮質において、高発現し、dF/F（定常状態における蛍光Fに対して差分dFがどのくらいになるかの比率）が４００％にもなる強い蛍光信号を発生し、内因性信号光学計測法により同定したサブ領野との対応をとった神経細胞活動をモニターすることが可能となった。この蛍光信号は6ヶ月以上にわたって計測可能であることが明らかになり、学習などの長期過程の研究に適用できると期待される。2022年６月よりは、ヒトの中期視覚野における両眼視差の情報処理過程を調べるために、両眼立体視を遂行中の被験者の脳機能イメージング（fMRI）研究を行い、研究代表者らが開発した両眼画像相関の段階的操作刺激を用いることで、両眼対応問題を解決している脳部位の同定を試みた。現在、その論文を執筆中である。

这项研究的目的是确定猴子和人类等灵长类动物中部视觉皮层处理视觉纹理和双眼视差的途径，并增进我们对处理内容的理解。在许多使用猴子进行单单元活性细胞外记录方法的传统研究中，可以识别待分析细胞所属的区域，但也可以识别一个区域内的子结构（例如， V1，接口）尚未确定它属于三种类型的条带结构（blob结构，V2）中的哪一种。因此，尚不清楚视觉纹理和双眼视差信息在分区结构的哪个位置进行处理，也无法准确理解这些视觉信息的处理路径。在本研究中，为了解决这个问题，我们将利用内源信号光学测量来识别分区符号结构，并利用双光子激发钙成像来分析单个神经元的响应特征和分区分布。是为了澄清。首先，我们开发了将该技术应用于猴子视觉系统的技术（新创建的GCaMP基因病毒载体的最佳注射浓度、体积、间隔和时间过程）。新型GCaMP基因在猴子大脑皮层高表达，产生强荧光信号，dF/F（稳定状态下dF与荧光F的差值之比）为400%，与内源性因素有关使用光信号测量方法监测与识别的子区域相对应的神经元活动已经成为可能。据透露，这种荧光信号可以在六个月或更长时间内进行测量，并有望适用于学习等长期过程的研究。从2022年6月开始，我们将对进行双眼立体视觉的受试者进行功能性脑成像（fMRI）研究，以研究人类中视觉皮层中双眼视差的信息处理过程。试图识别解决双眼对应问题的大脑区域。我目前正在写那篇论文。

项目成果

視能訓練学 第2版

视觉矫正学第二版

• 发表时间: 2023
• 作者: 公益社団法人 日本視能訓練士協会;若山 曉美;長谷部 佳世子;松本 富美子;保沢 こずえ;梅田 千賀子
• 通讯作者: 梅田 千賀子

Explaining coarse visual processing in the subcortical pathway with convolutional neural networks

用卷积神经网络解释皮层下通路中的粗略视觉处理

• 发表时间: 2021
• 期刊: IEICE Technical Report
• 作者: Chanseok Lim;Mikio Inagaki;Takashi Shinozaki;Ichiro Fujita
• 通讯作者: Ichiro Fujita

Cortical mechanism of binocular stereopsis: How our brain constructs the 3D world

双眼立体视觉的皮质机制：我们的大脑如何构建 3D 世界

• DOI: 10.14947/psychono.41.4
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Japanese Journal of Psychonomic Science
• 作者: Gen-ichi Tasaka;Kazunari Miyamichi;Fujita Ichiro
• 通讯作者: Fujita Ichiro

3D世界を見る脳のなぞとしくみ：両眼立体視の大脳生理学的基盤

大脑看到3D世界的奥秘和机制：双眼立体视觉的大脑生理基础

• 发表时间: 2022
• 作者: Jie Liu;Hikaru Fujita;Masanori Kitamura;Daichi Shimada;Munetaka Kunishima;藤田一郎
• 通讯作者: 藤田一郎

Analysis of convolutional neural networks reveals the computational properties essential for subcortical processing of facial expression

• DOI: 10.1101/2023.01.18.524656
• 发表时间: 2023-01-19
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Lim，Chanseok;Inagaki，Mikio;Fujita，Ichiro
• 通讯作者: Fujita，Ichiro