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視覚:自然風景の般化を学習することによる複雑型細胞の特性の出現

Nature 457, 7225 doi: 10.1038/nature07481

視覚系の基本的機能の1つは、物体の認識や風景の理解などの視覚作業に役立つ、自然風景の構成要素(へり、きめ、形)のコード化である。この過程で重要なのが抽象的表現の形成であり、それによって、視覚入力の特異的事例からの般化が行われる。一般には、初期視覚系のニューロンが像の要素の結合を指示すると考えられているが、それが恒常的な表現を生み出す仕組みはほとんど明らかにされていない。本論文で我々は、類似した複数の像の般化にあたっては、像の局所的領域を特徴付ける統計的な差を高次視覚ニューロンがコード化していると提唱し、ある像に最も合致する確率分布をニューロン活動がコード化するというモデルを示す。このモデルでは、自然の像でトレーニングすると、自然風景で一般的にみられる像の分布に関するコンパクトな辞書要素セットの学習によって般化が行われた。モデルのニューロンは皮質細胞にみられる多様な特性を示した。今回の結果は、複雑型細胞の非線形的作用に関する新たな機能的説明となり、一次視覚皮質(V1)および高次視覚野のコード化戦略に関する知見をもたらす。

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