非対称生物ニューラルネットワークによる情報の生成、保存および再構築の研究

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生物ニユ-ラルネットワークの構造と機能は密接な関係を有し、情報の生成、保存そして、情報の再構築まで、大切な関係を示すものと言える。我々は、始めにニューラルネットワークの非対称構造および対称構造のネットワークに注目した。これらの構造が機能とどのように関係づけられるのか検討する。生物ニューラルネットワークの非対称構造として網膜レベルではReichardらのFlyの視覚系のニューラルネットの研究、更にBarlowとLevickによるrabbitの網膜の方向性を持った動きに対する細胞の検出の研究、VictorとShapleyによるcatの網膜の非線形性を持つY型細胞の研究、そしてNakaらによるcatfishの網膜の非線形性を持つ細胞と非対称性の回路の構成など興味のある研究をもとに、どのようにすればニューラルネットの回路構成(構造)と機能が分かるかという問題に取り組んだ。この問題は構造の同定問題と機能の同定問題に帰着する。ここでは条件として入力となる刺激とニューロンからなる回路の出力を観測して、その中の回路構造が分かるかという構造の同定問題とその回路の機能が分かるかという機能の同定の問題の解析を進めた。ニューラルネットワークの入力刺激と出力が観測される場合、入出力相関がこの二つの同定の問題に対する解決の情報を有している。上述した緒研究のganglion細胞の応答では回路網の構造となる線形系の経路、非線形系の経路の出力の細胞として、いくつかのクラスに分類される。すなわち入力刺激に対しての応答が線形的に働くbipolar細胞の応答に似ているものや非線形性の回路の出力を反映しているamacrine細胞の応答に似ているものがある。これらの異なるクラスの細胞の応答である出力間の相関が大きな意味を有している。ここでは、方向性と動きの情報を生成する回路の条件を示した。また、非対称回路による情報の保存のための条件を示した。そして、上位ネットワークでの情報の再構築の検討を行なった。