脳：明暗の分布で質感 ＮＴＴ研究所、物の質感とらえる仕組み解明
人間が物の質感をとらえる仕組みを、ＮＴＴコミュニケーション科学基礎研究所（神奈川県厚木市）と米マサチューセッツ工科大の共同研究チームが明らかにした。脳や網膜は、画像の中で明るい部分と暗い部分がどう分布しているかによって、表面の光沢や明るさ、透明感といった質感を感じているという。この発見を応用すれば、簡単な画像処理で、質感をリアルに表現したり、自在に操ることができるという。１８日付の英科学誌ネイチャーで発表した。
同研究所の本吉勇・研究主任らは、物の表面に凹凸があり、明るさや光沢が異なるさまざまな画像で明暗の分布を調べた。すると、光沢が強く全体に暗い画像では、明暗の分布を示すグラフが明るい側に広がっていることが分かった。逆に分布の広がりが小さい場合には、光沢を感じにくくなる。網膜や脳内の視覚神経組織には、それぞれ明るい点や暗い点に反応する２種類の神経細胞（ニューロン）がある。研究チームは、これらの反応の強さのバランスによって、質感を知覚できるとみている。
本吉さんは「人間が質感を感じ取る仕組みは、意外に簡単だと分かった。この仕組みを応用すれば、低コストかつ高速で画像や映像の質感を変えられる」と話している。【須田桃子】
毎日新聞 2007年4月19日 東京朝刊
Letter:画像統計量と表面品質の知覚
Image statistics and the perception of surface qualities
世の中には物体表面が大量に存在し、表面を見れば、その材料品質を判断できる。
色や光沢といった特性を手がかりにすると、パンケーキが焼き上がったのか、舗装された道路が凍結しているのか、といったことを判断しやすくなる。これまでの表面外観に関する研究は、ほとんどが、質感のないつや消し面に重点が置かれていたが1, 2, 3、光沢があり、複雑なメソ構造があるような現実世界の表面に着目した研究も行われるようになった4, 5, 6, 7。このような表面の外観は、画像があっても解明することが難しい照度、反射率と表面形状の複雑な相互作用の結果と言える。表面特性をあらわした単純な画像統計量があるのなら、それを利用するのが賢明と考えられる8, 9, 10, 11。本論文では、輝度ヒストグラムの歪度とサブバンドフィルター出力の歪度が表面光沢と相関し、表面反射能（拡散反射率）と逆相関することを報告する。観察者が表面について判断する際に歪度やそれに類似したヒストグラムの非対称性を使うことを示す証拠が見つかった。表面の画像に正の歪度統計量があれば、歪度の低い類似の表面より暗く、より高い光沢に見える傾向が確認され、元々の画像に歪度が内在する場合と画像をデジタル操作して歪度を加えた場合で同じ結果が得られた。また、歪度に基づく視覚的残効（歪度統計量の存在するパターンに対する適応）が、その後に見える表面の見かけ上の明度と光沢度を変化させることもわかった。歪度統計量に対する感受性を有する神経機構が存在しており、その出力を表面特性の見積りに利用できる、と我々は考える。
News and Views:視知覚：表面特性を知る手がかり
Visual perception: A gloss on surface properties
ヒトは、視覚入力を解釈して表面の特性を知覚する。光沢や明度を見積もる際には、単純な画像統計量のニューロ弁別が大きな役割を果たしていると考えられる。私たちは、モモとネクタリンとか、表面処理していない木材と磨き上げられた木材をどうやって区別しているのだろうか。さまざまな表面の材質を区別する際には、明度、色、質感といった数多くの視覚属性が役立つ。ネクタリンや表面仕上げを施された木材に共通する顕著な属性は、反射光の鏡面反射成分で、光沢や艶として知覚される。本日『Nature』のウェブサイトに掲載された論文において、本吉勇たち1は、物体表面の知覚に関する驚くべき発見を報告している。つまり、画像中の輝度値の分布（歪度）という画像統計の1つの単純な特性が、光沢と明度の判断と強く相関していることがわかったのだ。この原理は、ネクタリンの画像からハイライトを取り除いてモモらしく見えるように視覚的に変換させる画像操作によって説明できる。
日本人の科学論文、影薄い工学・環境分野
日本人研究者の科学論文は、物理学や材料科学などの分野で世界をリードする例が多く見られるが、工学や環境などの分野では、やや影が薄い、という実態が４日発表された文部科学省・科学技術政策研究所の報告書で明らかになった。
同研究所は、米国の調査会社の論文データベースを使い、１９９９〜２００４年に発行されたもののうち、引用回数で上位にある約１万件の重要論文を分析した。その結果、日本の占有率は９％で、米国（６１％）、ドイツ（１３％）、英国（１２％）に次ぎ４位だった。５位以下はフランス（７％）、中国（３％）だった。
分野別では物理学や化学、材料科学、動物・植物学などで、日本の占有率が９％以上の領域が多く、特に特定の超電導材料を研究する領域では日本発が約６割を占めた。生体分子の機能解明や新材料開発といった学際的分野でも、占有率の高い領域が多くみられた。
一方、工学、環境・生態学、宇宙科学などでは占有率が９％を下回る領域が目立った。また精神医学・心理学、社会科学、経済学は０％だった。
（2007年4月5日0時56分 読売新聞）
進化 : こいつは家族ではない
February 15, 2007
近親交配は有害であり、それを避けるために多くの動物で遺伝的近縁度を評価する機構が進化してきた。そのような機構がヒトに組み込まれているかどうかについては今もって論争中だが、兄弟姉妹の行動の研究から、こうした機構があるとする説を支持する証拠が見つかった。この研究によると、ヒトは「血縁指標」を算出するために2種類の手がかりを用いているらしい。相手が自分より若くて弟妹にあたる可能性がある場合には、その相手が自分の母親とどれくらいの時間を共に過ごしているかを観察する。相手が自分より年上で兄姉にあたりそうな場合には、自分がその相手とどれくらいの時間を共に過ごしてきたかを評価するのだ。
遺伝的近縁度を見極める機構は多くの種で進化しているが、ヒトにこうした機構があるかどうかについては、いまだ論争中である。今回我々は、兄弟姉妹から得たデータに基づき、血縁感知機構がヒトに存在するという仮説を支持する3系統の証拠を報告する。これらの機構は、顔見知りの相手それぞれに関して、自身と相手との対について遺伝的近縁度の推定値に相当する単一調整変数（血縁指標）を計算することにより機能する。この系で使われているキュー（合図）の特定は、近縁度のキューと考えられるものに対する各被験者の経験を、系が進化させた機能に関連する3つの出力（兄弟姉妹間の利他行動、自らの兄弟姉妹と自身との近親婚に対する抵抗感、第三者の兄弟姉妹間の近親婚に対する道徳的反感）の変動と定量的にマッチングさせることで行った。予想どおり、ヒトの血縁感知系では血縁度を計算するために、世代にわたって有効とされる2種類のキューが用いられている。それらは、顔見知りの相手が出生後に自身の生物学的な母親と一緒に過ごして世話を受けていたかどうか、そして、その相手と自身との同居期間である。
脳の右と左の構造の違いを生み出す分子メカニズムを解明
独立行政法人 理化学研究所
脳の右と左の構造の違いを生み出す分子メカニズムを解明
- 脳の進化の過程・社会行動の制御を探る新たな手がかかりに -
平成19年1月9日
◇ポイント◇
* 発生時期の異なる2種類の神経細胞の誕生により左右非対称な脳構造を形成
* 発生早期に出る信号が2種類の神経細胞の誕生をコントロール
* 脳の右と左の機能解明、進化の過程、社会行動の制御を探る新たな手がかりに
独立行政法人理化学研究所（野依良治理事長）は、発生生物学や遺伝学の分野でモデル動物として注目されるモデル動物、ゼブラフィッシュ※1を用いて、脳の右側と左側の構造の違いを生む発生メカニズムを分子レベルで解明しました。理研脳科学総合研究センター（甘利俊一センター長）発生遺伝子制御研究チームの岡本仁チームリーダー、相澤秀紀研究員らによる研究成果です。
脳が左右非対称であることは、脊椎動物神経系の基本的特徴の一つです。特定の脳機能を片側に割り当て、反対側には別な脳機能を割り当てる、この様なメカニズムは、情報処理を効率的に行うための仕組みと考えられています。脳の右側と左側に構造的な違いがあることは、哺乳動物、特にヒトで詳しく調べられており、脳の左右非対称の構造と機能には、密接な関係があることが知られています。しかしながら、左右の構造的な違いがどのようにして生み出されるかについては、これまで、まったく明らかにされていません。
研究チームでは、モデル動物であるゼブラフィッシュを用い、情動と深く関わる「手綱核（たづなかく）※2」と呼ばれる脳の部位に注目し、これまで謎とされてきた脳の右側と左側の構造的な違いが、発生時期の異なる2種類の神経細胞の誕生により生み出されることを発見しました。さらに、その分子メカニズムを探り、個体が発生する早い時期に出る信号が、非対称な神経細胞の誕生を制御していることを世界で初めて突き止めました。
本研究成果は、進化の過程で、脳の左右がどのようにして異なった機能を持つようになったかをつかむ新たな知見です。さらに、脳の左右非対称性は、機能分担により情報処理を効率化する一方、非対称性の方向（右利きや左利き）や非対称の程度（どの程度左右差があるのか）を通じて、社会行動にみられる協調性を制御しているともされ、このような研究を進める上で有力な手がかりになるものです。
本研究成果は米国の科学雑誌『Developmental Cell（1月号、1月8日付け・オンライン）』に掲載されます。
日本人研究者の国際的知名度が低い理由
http://www.nature.com/nature/journal/v444/n7121/full/444817a.html
Nature 444, 817 (14 December 2006) | doi:10.1038/444817a; Published online 13 December 2006
Cultural differences reduce Japanese researchers' visibility on the Web
Masao Ito1 and Torsten Wiesel1
1. International Human Frontier Science Program Organization, 12, quai Saint-Jean, B. P. 10034, 67080 Strasbourg-cedex, France
Sir:
As scientists, we are keenly aware that the world is developing into a single 'laboratory without walls', in which information passes as easily to the other side of the world as to the person working in a neighbouring institute. Although some people may be uneasy with this, to the brightest minds it is an enormous opportunity for progress, particularly in fundamental research. Yet information-sharing is not necessarily symmetrical, and depends on the tools that each contributor has available.
Our experience in managing the international research projects sponsored by the Human Frontier Science Program (HFSP) illustrates the problem.
This organization ― of which we are president (M. I.) and secretary general (T. W.) ― was established more than 15 years ago by Japan as an international programme for research into fundamental life processes. The HFSP secretariat, which is based in Strasbourg, selects postdoctoral fellows and research projects via international review committees.
Publication databases and powerful search engines allow the secretariat to update information regularly and to find it readily. However, it has become obvious that not all institutes and countries are on an equal footing in this respect (see http://www.hfsp.org/pubs/HFSP_articles/websites-scol.php).
In the case of Japan, it has become apparent that many scientists suffer from a lack of international visibility, in that they are very difficult to find by search engines and indeed in publication databases.
As a consequence, Japanese scientists are less likely to be invited to participate in collaborative projects or to become reviewers, which deprives them of a full international experience. Three main issues need to be addressed.
First, internationally comprehensible web pages must be constructed, to make a scientist's research interests, research group and publications immediately clear to anyone who visits the site. Many traditional Japanese-language scientists' websites start with a description of their philosophy and artistic interests, which in Japan are recognized as important in a potential mentor. Although this is culturally appropriate for Japanese students and postdocs, its relevance is, unfortunately, lost on the international visitor, who is accustomed to the succinct presentations typical of Western research institutes and universities. One simple remedy would be for Japanese researchers to have a Western-style page within their website, easily accessible and clearly signposted, in English, on the homepage.
Second, many academic institutions have websites based on their curricula, which are appropriate for Japanese students, but are of limited interest for international visitors. It is important that the homepage of such institutional websites provides a clear option headed 'research', in the English language, that leads to a page summarizing the research in a style that is familiar to international visitors.
Third, in many regions of the world, numerous scientists have similar or identical family names and initials, making literature searches in PubMed very difficult or impossible. This is certainly an issue in some Asian countries, including Japan. Some concerted effort is necessary to resolve this problem ― perhaps by the addition of laboratory codes, or a 'zip code' for the initials of individual scientists ― to allow these scientists to compete fairly on the international level.
All of these are pressing issues in global science communication. Frontier-level international research is becoming concentrated in those institutions and laboratories that have the maximum visibility on the World Wide Web.
Nature welcomes comments from readers at Nautilus, our author blog: http://blogs.nature.com/nautilus/2006/12/web_visibility.html ― Editor, Nature
ヒトの時間感覚の形成メカニズム
ヒトの時間感覚の形成メカニズム
統合生理研究系 感覚運動調節研究部門
目の前に視覚刺激が提示された時、我々はその刺激がどのぐらいの時間提示されていたかを感じることができる。このような感覚を時間感覚と言うが、「光陰矢のごとし」という格言もあるように、ヒトが持つ時間感覚は必ずしも正確でないことが知られている。
この不正確さの原因を探るため、ヒト視覚野における神経反応を脳磁計 (MEG) を用いて計測した。被験者は2連発の視覚刺激を見せられた後、2番目の刺激の提示時間（出現してから消滅するまでの時間）が1番目の刺激の提示時間より長いか、短いかを判断した。1番目も2番目も同じ提示時間であった場合、被験者はある時は「2番目の方が（1番目より）長い」と答えるが、別の時は「2番目の方が短い」と答える（本当は同じ長さであることを、被験者は知らない）。この２つの状況において、2番目の刺激に対する脳反応を比較した（図）。
一般に脳は視覚刺激が出現した時と消えた時の2回、強い神経反応を示す。「長い」と答えた時（赤線）も、「短い」と答えた時（青線）も、この2つの反応のタイミングに変化は無かった。つまり脳が刺激の出現と消滅を捉えた時間は同じだった。だが被験者が「長い」と答えた時は、「短い」と答えた時より、刺激の出現に対する脳反応が有意に強い傾向が見られた。これらの結果は、脳に強い神経反応が引き起こされたとき、人はその刺激をより「長い」と感じる傾向があることを示している。言い換えれば脳反応の「強さ」という非時間的な情報を使って時間感覚が作られていることになり、ヒトが持つ時間感覚の不正確さを説明する1つの原因として考えられた。
Noguchi Y, Kakigi R Time Representations Can Be Made from Nontemporal Information in the Brain: An MEG Study. Cerebral Cortex, 16(12):1797-808, 2006.
神経：軸索上のスパイク発生部位は両耳間時間差の検出感度を高める
Nature 444, 1069-1072 (21 December 2006)
Axonal site of spike initiation enhances auditory coincidence detection
Hiroshi Kuba1, Takahiro M. Ishii1 and Harunori Ohmori1
1. Department of Physiology, Faculty of Medicine, Kyoto University, Kyoto, 606-8501, Japan
ニューロンは、軸索起始部または軸索初節でスパイクを発生させる。しかし、スパイク発生の部位が、ニューロンの活動や機能に対してどのような影響をもつかに関しては、まだよくわかっていない。鳥類の層状核では、ニューロンは音源定位のために刺激入力の同時検出器として働いていて、それぞれの細胞の特徴周波数（CF）ごとに、両耳への刺激の到達時間の差（ITD）を符号化している。今回、ヒヨコの層状核で、軸索上のスパイク発生部位の細胞体からの距離が細胞の CFごとに異なっており、これによって各CFで最高のITD感度が実現されていることを見いだした。高いCF（2.5〜3.3 kHz）や中程度CF（1.0〜2.5 kHzの神経細胞）のニューロンでは、Na+チャネルは細胞体には存在せず、細胞体から20〜50 m 離れた軸索上の狭い範囲にクラスターをなしていた。一方、低いCF（0.4〜1.0 kHz）のニューロンでは、軸索上のより細胞体に近くてやや広い範囲に集合していた。つまり、ニューロンは、そのCFが高いほど遠い部位でスパイクを発生する。この結果、順行性スパイクも逆行性スパイクも、細胞体での振幅は高・中CFニューロンで小さく、低CFニューロンで大きくなる。コンピューターシミュレーションによると、各CFでスパイク発生の閾値が下がり、ITD感度が上がるよう、スパイク発火部位の位置が最適化されていることがわかる。特に高 CFニューロンでは、スパイク発生部位が遠くにあることで、発生部位が細胞体や樹状突起から電気的に隔離されるため、また軸索の低域通過フィルター機能によってシナプス電位の時間的加算が減弱し、Na+チャネルの不活性化が減少するために、ITD感度が改善されている。
