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Development of statistical analysis methods for visualizing nonlinear activity of large-scale neural populations

开发可视化大规模神经群体非线性活动的统计分析方法

基本信息

批准号：
20K11709
负责人：
島崎秀昭
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyoto University (2022)Hokkaido University (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，脳が有する外界のモデルを実験データから明らかにするための基盤的な統計解析技術として，時間変動する神経細胞集団の発火頻度と相関構造を逐次推定する技術として我々がこれまでに構築した【状態空間－イジングモデル】を発展させ，より大規模・非線形な神経細胞集団活動の解析を可能にする技術を開発することを目的としている．３年目にあたる本年度は，キネティック・イジングモデルを用いた状態空間モデルの推定精度および計算時間等の定量的検証を行った．また，キネティック・イジングモデルの古典的モデルである非対称Sherrington-Kirkpatrickモデルに対する秩序・無秩序相転移およびパターン生成等の基礎的特徴について理論的な研究を行い，厳密解を得る等の成果を得た．これらに加えて，従来型の状態空間－イジングモデルの実データへの適用も行った．特に，本年度出版された論文（Shomali, Ahmadabadi, Rasuli, Shimazaki. Communications Biology, 2023）の中で，Allen Instituteが提供する覚醒下のマウスの第一次視覚野神経細胞集団から記録した３つの神経細胞集団のスパイク時系列データに本手法を適用することで，視覚刺激等の影響で変動する発火頻度の影響を取り除いた上で，強い負の３次相関が見出せることを示した．これにより，当該論文の主張を強く補完することができた．

This study is based on the statistics of the external base of the outside world. Analytical technology, time change technology, cell collection and fire frequency, and related structure technology, successive estimation technologyして我々がこれまでにbuildした【State Space－イジングモデル】を発开させ,よりlarge-scale・Analysis of non-linear cell assembly activity is possible with technology and purpose. The 3rd year project is for this year, and the キネティック・イジングモデルを is used for this year. Quantitative proof of state space estimation accuracy and calculation time etc.また, キネティック・イジングモデルのClassical モデルである不対alia Sherrington-Kirkpatrick モデルThe research on the basic special theory of order and disorder, the transformation of order and disorder, and the generation of order, etc., have been carried out, and the results of the secret solution have been obtained.これらに加えて, the state space of the derived type-イジングモデルの実データへのapplicable も行った. Special paper published this year (Somali, Ahmadabadi, Rasuli, Shimazaki. Communications Biology, 2023), Allen Institute provides a series of recordings of the first viewing of the 覚野神経集団から by the Institute. This technique is applicable to the effects of eye stimulation, visual stimulation, etc., the influence of the frequency of fire, the influence of the movement, the frequency of fire, the influence of the frequency of the fire, the influence of the strong negative correlation, the strong negative correlation, and the influence of the visual stimulation.これにより, when the proposition of the paper is completed, することができた．