側抑制相互作用のあるニュ-ロン系の自己組織化

具有横向抑制相互作用的神经元系统的自组织

基本信息

批准号：
03251203
负责人：
猪苗代盛
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1991
资助国家：
日本
起止时间：
1991 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

抑制性の伝達物質GABAの阻害剤Bicucullineの作用により、大脳皮質における方位選択性を示すニュ-ロンの出力特性が等方的に変化することが神経生理学的な実験から知られている。これは抑制性のシナプス結合が方位選択性の発現に重要な役割を果していることを意味する。従って我々は、抑制性のシナプス結合の学習によって方位選択性の自己組織化が行なわれる様なモデルを提案する。このモデルは3層からなり第1層は入力層、第2層は介在ニュ-ロン層、第3層は側抑制相互作用のある出力層である。入力層と出力層、入力層と介在ニュ-ロン層は興奮性シナプスで結合しており,介在ニュ-ロンへのシナプスではHebbruleによる学習が行なわれる。介在ニュ-ロンと出力ニュ-ロンは抑制性シナプスで結合している。更に出力層での方位選択性ニュ-ロン群の過剰発火を防ぐために出力層の方位選択性ニュ-ロンの膜電位の上昇に応じて抑制結合を強化する効果を導入した。このモデルで2次元の傾きパタ-ンの入力に対して、2次元の方位選択ニュ-ロン層の自己組織化の問題として学習方程式の平衡解を入力パタ-ンのアンサンブル平均の近似で、コンピュ-タ・シミュレ-ションで求めた。その結果、抑制結合の学習により方位選択性の自己組織化を2次元のニュ-ロン系で実現させることに成功した。他方、運動方向性の認識についての研究も行なった。猿に対する神経生理学的な実験で、視覚神経を刺激すると一次視覚野のニュ-ロンからある時間遅れを伴ったいくつかの信号が検出される。我々は神経回路の2層モデルにおいて直接的な経路の他に時間遅れを持った別の経路を併せ待つ神経回路網モデルを提案した。種々の方向に運動する棒状のパタ-ンを入力して、この神経回路モデルにHebb学習を行なわせることにより、側抑制相互作用のあるニュ-ロン系で運動方向選択性の自己組織化がおこることを示すことが出来た。

由于抑制性递质GABA的抑制剂的作用，神经生理实验已知神经元的输出特征的各向同性变化，在大脑皮层中表现出取向选择性。这意味着抑制性突触连接在方向选择性的表达中起重要作用。因此，我们提出了一个模型，在该模型中，通过学习抑制性突触连接来实现方向选择性自组织。该模型由三层组成，第一层是输入层，第二层是中间的Nuron层，第三层是具有侧抑制相互作用的输出层。输入和输出层，输入和中间神经元层通过兴奋性突触连接，希伯布勒在突触时进行学习至中间神经元。中间和输出神经元受抑制突触结合。此外，为了防止输出层中取向选择性神经元基团的过度触发，引入了输出层中方向选择性神经元基团的膜电位增强的抑制耦合的效果。在此模型中，为了输入二维斜率模式，使用计算机模拟来计算学习方程的平衡解作为自我组织二维方向选择NURON层的问题，通过近似输入模式的集合平均值。结果，我们通过学习抑制性结合，成功地在二维神经元系统中实现了自组织方向的选择性。另一方面，对识别运动方向进行了研究。在猴子的神经生理实验中，视觉神经的刺激检测到几个信号，而一级视觉皮层中神经元的时间延迟一段时间。我们在神经回路的两层模型中提出了一个神经网络模型，该模型除了直接路径外，还等待了不同的路径。通过输入沿着各种方向移动并在此神经电路模型上进行HEBB学习的棒状图案，可以证明运动方向选择性的自组织发生在具有侧面抑制相互作用的神经元系统中。