大脳視覚情報処理系の面知覚に基づいた図地領域決定アルゴリズムの研究

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V1細胞の持つ周辺変調領域の局在性を基としたV2,V4細胞の境界帰属(Border ownership:以下BO)選択性を再現するモデル(Sakai ＆ Nishimura,2006)を拡張し,モデルの頑健性・一般性を検討するために2つの実験を行った。BO細胞は刺激形状に依存せず,頑健なBO判断を行うことが報告されている(Zhou et al.,2000)。本モデルは全300個のBO細胞ユニットにより構成され,各ユニットが持つ周辺変調領域は完全にランダムに構成されている。このモデルにおいて,どのような周辺変調領域が頑健性を生じさせるのか,どのような刺激特徴が頑健性を得やすいのかを検討した。まず約1700個の擬似ホワイトノイズ刺激に対する,ユニット毎のBO判断の頑健性を計測した。高い頑健性を見せるユニットの周辺変調領域には,抑制性の優位性が見られた。これは従来報告されてきた生理学的知見と一致する(Walker et al.,2002,Jones et al.,2002,Cavanaugh et al.,2003)。この一致は周辺変調効果が視覚系におけるBO判断の基本的なメカニズムである可能性を示唆する。次に,刺激毎にモデルのBO判断の頑健性を計測し,重回帰分析により頑健性に関与する刺激特徴を検討した。同様の刺激を用いた心理物理実験を並行して行った結果,解析から得られた刺激特徴がヒトの図方向知覚の傾向とも一致することが明らかとなった。さらに自然画像を入力刺激としてシミュレーション実験を行い,その結果をヒトの知覚と比較した。California大学Berkeley校のMalikらの研究グループから自然画像のデータセットの提供を受けた。この実験では,前述の擬似ホワイトノイズ刺激のセットに対し高い頑健性を示すBO細胞ユニットから10個を選び,これらの反応の総和により境界線上の図方向を決定した。モデルが決定した図方向と被験者にあらかじめ判断させた図方向の一致率を調べると,70%以上の正答率を得ることができた。またモデルが判断する図方向はGestalt factorに準ずる傾向が見られた。これらの結果は,周辺変調効果が我々の図方向知覚を支配する可能性を示唆するものである。