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視覚情報と選択的注意を統合する神経回路と皮質表現--計算論的研究

整合视觉信息和选择性注意的神经回路和皮质表征——计算研究

基本信息

批准号：
19K12737
负责人：
我妻伸彦
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Toho University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K12737/
关键词：
大脳初期視覚野選択的注意抑制性細胞神経回路ネットワークモデル計算論的モデル大脳視覚野局所神経回路視覚入力視知覚情報統合神経回路モデル第1次視覚野第2/3層局所神経回路視覚情報処理抑制生細胞大脳視覚野初期視覚野第2/3層視覚的注意シミュレーション

项目摘要

視覚情報と選択的注意の統合における神経回路の皮質表現特性を計算論的に検証するため、本研究では、脳視覚野V1 第2/3層の神経回路モデルを構築した。このモデルは、近年の神経科学的知見に忠実に基づき、性質が異なる3種類の抑制性細胞と興奮性細胞により構成される。さらに、興奮性細胞間のシナプス結合強度は、計算論的知見に基づき対数正規分布に従う。これまでの研究では、網膜から伝達される視覚入力や高次視覚系からの信号である選択的注意を神経回路モデルに適用することにより、特定の抑制性神経細胞が情報統合に重要な役割を果たす皮質メカニズムを予測した。これらの成果を受け、神経回路における情報伝達強度と速度に相当するシナプス結合強度と伝達速度のモデルパラメータを様々な値に設定し、情報統合におけるそれぞれの抑制性細胞が果たす役割を検証した。このような神経回路における情報伝達強度と速度を変える研究は、動物を用いた電気生理実験では困難な方法である。選択的注意は特定の抑制性細胞へと適用され、それがさらに異なる抑制性集団へと伝達されることで神経回路における情報統合が行われる。これら抑制性細胞種類間の情報伝達速度を遅延させることで、選択的注意による興奮性細胞の活性化が阻害されることが提案する神経回路モデルシミュレーションから示唆された。これは、選択的注意による情報を統合し、視知覚を形成するためにはV1第2/3層内の迅速な情報伝達が必須となる可能性を示唆している点で重要である。これらの成果は神経科学論文専門雑誌Cerebral Cortexをはじめとする欧米論文誌に掲載された。

The integration of visual information and selective attention and the computational analysis of cortical performance characteristics of the neural circuit were studied. In this study, the neural circuit of the second and third layers of the visual field was constructed. In recent years, the knowledge of neuroscience has been divided into three types: inhibitory cells and excitatory cells. In addition, the binding strength of excitatory cells is calculated according to the normal distribution of the number of base pairs. This study focuses on the effects of visual input, high-order visual system signaling, selective attention, neural circuit application, and specific inhibitory neurons on information integration. For example, the results of this study include: the intensity and speed of information transmission in the brain circuit; the intensity and speed of information transmission in the brain circuit; the setting of information integration; and the identification of inhibitory cells. The information transmission intensity and speed of the neural circuit are different from those of the animal. Select attention to specific inhibitory cell types and apply them to different inhibitory clusters and to information integration in the neural circuit. The speed of information transmission between inhibitory cell species is delayed, and the activation of excitatory cells is inhibited by selective attention. The information integration and visibility of the selected information are important for the possibility of rapid information transmission in the second and third layers of V1. The results of this study were published in the journal Cerebral Cortex.

项目成果

期刊论文数量（48）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Transition of Neural Activity From the Chaotic Bipolar-Disorder State to the Periodic Healthy State Using External Feedback Signals

DOI：
10.3389/fncom.2020.00076
发表时间：
2020-08-28
期刊：
FRONTIERS IN COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE
影响因子：
3.2
作者：
Doho, Hirotaka;Nobukawa, Sou;Takahashi, Tetsuya
通讯作者：
Takahashi, Tetsuya

脱抑制の神経回路に起因するBorder Ownership選択性細胞の発火率と同期発火の変調

由于去抑制神经回路调节边界所有权选择性细胞的放电率和同步放电

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
信学技報
影响因子：
0
作者：
下村遙;信川創;我妻伸彦
通讯作者：
我妻伸彦

軌道領域減少信号と確率的ノイズの印加によるカオス-カオス間欠性同期の制御

应用轨道面积减小信号和随机噪声控制混沌-混沌间歇同步

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
信学技報
影响因子：
0
作者：
信川創;我妻伸彦;西村治彦
通讯作者：
西村治彦

Long-Tailed Characteristic of Spiking Pattern Alternation Induced by Log-Normal Excitatory Synaptic Distribution

DOI：
10.1109/tnnls.2020.3015208
发表时间：
2021-08-01
期刊：
IEEE TRANSACTIONS ON NEURAL NETWORKS AND LEARNING SYSTEMS
影响因子：
10.4
作者：
Nobukawa，Sou;Nishimura，Haruhiko;Yamanishi，Teruya
通讯作者：
Yamanishi，Teruya

Influence of Additive and Contaminant Noise on Control-Feedback Induced Chaotic Resonance in Excitatory-Inhibitory Neural Systems

添加和污染噪声对兴奋抑制神经系统中控制反馈引起的混沌共振的影响

DOI：
10.1587/transfun.2022eap1024
发表时间：
2023
期刊：
IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences
影响因子：
0
作者：
NOBUKAWA Sou;WAGATSUMA Nobuhiko;NISHIMURA Haruhiko;INAGAKI Keiichiro;YAMANISHI Teruya
通讯作者：
YAMANISHI Teruya