Mathematical Study of the Dynamical Cell Assembly Hypothesis as the Encoding Principle of the Brain

作为大脑编码原理的动态细胞组装假说的数学研究

• 批准号: 10640140
• 负责人: FUJII Hiroshi
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Kyoto Sangyou University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10640140/
• 关键词: inhibitory neurons; gap junction; class I neuron; spatio-temporal chaos; A-channel; local field potential; FS cell; 過渡的シンクロニー; FS細胞; LTS細胞間; サドル・ノード分岐; アトラクタ痕跡; バインディング問題; Local Field Potentialの位相同期; 抽象コインシデンス・ディテクター; GAP junction抑制系; コインシ

Spatio-temporal dynamics of the inhibitory networks coupled by gap junctionsInhibitory neurons as FS/LTS cells in the neocortex are recently reported to be coupled by a vast amount of gap junctions. The dynamics as well as functional significance in the coding and information representation in the brain of such gap junction-coupled systems are largely unknown. We investigated the dynamics of such systems from a mathematical point of view. The main result is that gap junction-connected systems of Class I neurons with A-channels may exhibit an extensive spatio-temporal chaos, which shows a sharp contrast with Class II neurons like Hodgkin-Huxley or FitzHugh-Nagumo neurons. The consequence of this result could extend to the encoding theory of the brain. Also the relation of the present result with the experimentally observed fluctuation and synchrony in the local field potentials in the neocortex may be an interesting research subject. Reports of the present result are now under preparation.

缝隙连接偶联的抑制性神经元的时空动力学研究发现，新皮层的抑制性神经元（如FS/LTS细胞）是通过大量缝隙连接偶联的。这种间隙连接耦合系统在大脑中的编码和信息表征的动力学以及功能意义在很大程度上是未知的。我们从数学的角度研究了此类系统的动力学。主要结果是，具有A通道的I类神经元的间隙连接连接系统可能表现出广泛的时空混沌，这与Hodgkin-Huxley或FitzHugh-Nagumo神经元等II类神经元形成鲜明对比。这一结果的结果可以扩展到大脑的编码理论。此外，本研究结果与实验观察到的新皮层局部场电位的波动和同步性的关系可能是一个有趣的研究课题。目前正在编写关于本成果的报告。

项目成果

銅谷, 伊藤, 藤井, 塚田編: "「脳の情報表現-ニューロン、ネットワークと数理モデル」、共編"朝倉書店. (2002)

Doya、Ito、Fujii、Tsukada（编辑）：“大脑中的信息表示 - 神经元、网络和数学模型”，共同编辑，Asakura Shoten (2002)。

藤井 宏: ""情報のキャリアと情報表現のパラダイム""脳科学ハンドブック. (to appear). (2000)

藤井浩：“信息载体和信息表示范式”《脑科学手册》（待出版）。

H. Fujii: "Carrier of information and paradigms of information representation of the brain"The Handbook of Brain Science, II-7-7, Asakura Publishing Co. Ltd.. (2000)

H. Fujii：“大脑的信息载体和信息表示范式”脑科学手册，II-7-7，朝仓出版有限公司。（2000）

H.Ito and S.Tsuji: "Model Dependence in Quantification of Spike Interdependence by Joint Peri-Stimulus Time Histogram" “部Neural Computation. (to appear).

H.Ito 和 S.Tsuji：“通过联合周围刺激时间直方图量化尖峰相互依赖性的模型依赖性”“部分神经计算”（即将出现）。

H.Ito, S.Tsuji: "Model Dependence in Quantification of Spike Inter-dependence by Joint Peri-Stimulus Time Histogram"Neural Computation. 12(1). 105-127 (2000)

H.Ito、S.Tsuji：“通过联合周围刺激时间直方图量化尖峰相互依赖性的模型依赖性”神经计算。