機能的結合による大脳高次機能のモデリング

通过功能连接模拟高阶大脑功能

• 批准号: 12210053
• 负责人: 渡辺 正峰
• 金额: --
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12210053/
• 关键词: 文脈依存性; 機能的結合; Hodgkin Huxley; 脳のコーディング; 時間ヘブ則; ドーパミン; 遅延強化

脳のコーディングを扱うモデル研究の多くは、モデルニューロンの減衰時定数等を決めた時点でコーディングを陽に指定してしまうという問題を内包している。この問題を克服するために、生理的に妥当なパラメータを持つHodgkin-Huxleyニューロンの発火前後の入力コンダクタンスに注目し、入力コンダクタンスの値とその4-5msec間の変化量にそれぞれ発火閾値を持つDual Thresholdニューロンモデルを提案した。このニューロンモデルは、Hodgkin-Huxleyニューロンと同様の発火特性を持ちながら、計算量はその数百分の1に過ぎない。次に計算量が少ないという特徴を生かして、ニューロンを数千オーダーで相互結合させた大規模なネットワークを構築した。その結果、文脈に依存してニューロンの実効的減衰時定数が変化し、発火率コーディングとテンポラルコーディングの両コーディングが同一のネットワーク上で共存可能であることが示された。これは、コーディングが単一ニューロンの特性によって決まるものではなく、ネットワークダイナミクスに依存した入力スパイク時系列の特性によって決まることを示唆している。また、発火時刻と入力スパイクの到着時刻の差でLTPとLTDが逆転する「時間ヘブ則」を適用することにより、繰り返し与えられる外部入力に対して自己組織化が起こり、「機能的結合による多層構造」が出現すると同時に、ニューロンの実効的減衰時定数が減少することが示された。さらに、ドーパミンによって実現される報酬による遅延強化を行うと、テンポラルコーディングから発火率コーディングに移行することが確認された。この研究の結果、モデル上でテンポラルコーディングと発火率コーディングが文脈に依存して切り替わるデュアルコーディングが示された。最近の生理実験の結果の多くは、感覚入力などを伴う外的イベントに関しては発火率コーディングが使われ、「予測」、「期待」などの内的過程においてはテンポラルコーディングが用いられる可能性を示唆している。

The number of times the test is performed is determined by the number of tests performed. This problem can be overcome by adjusting the input force before and after ignition to Hodgkin-Huxley Threshold, adjusting the input force before and after ignition to 4-5msec, and adjusting the ignition threshold to Dual Threshold. The fire characteristics of the Hodgkin-Huxley system are similar, and the calculation amount is 1 percent. The number of calculations is small and the number of features is small. The result is that the number of attenuation times for the implementation of context-dependent changes, and the number of attenuation times for the implementation of context-dependent changes. The characteristics of the series are determined according to the characteristics of the series. The characteristics of the series are determined according to the characteristics of the series. The difference between the time of ignition and the time of arrival is shown by the fact that the "time rule" is applicable to the time of ignition, the time of return and the time of self-organization due to the external force, the time of occurrence of the "multi-layer structure" due to the combination of functions, and the time of reduction of the time of ignition. For example, if you want to make a decision, you can make a decision. The results of this study show that the development rate of the fire is dependent on the context. The results of recent physiological events are often negative, sensitive, and related to external events, such as fire rate, internal processes, such as "prediction," and "expectation."

项目成果

Watanabe M,Aihara K: "デュアルコーディングとネットワークダイナミクス;興奮性-抑制性ニューロンの発火バランスによるニューロン時定数の変化"信学技報. 45. 31-36 (2000)

Watanabe M、Aihara K：“双重编码和网络动力学；由于兴奋性-抑制性神经元放电平衡而导致的神经元时间常数的变化”IEICE 技术报告。 45. 31-36 (2000)。

Watanabe M,Nakanishi K,Aihara K: "Solving the binding problem of the brain with bi-directional functional connectivity"Neural Networks. (in press). (2001)

Watanabe M、Nakanishi K、Aihara K：“通过双向功能连接解决大脑的绑定问题”神经网络。

Watanabe M,Takahashi Y,Aihara K: "Associative memory model with temporal spike coding"Biosystems. 58. 259-263 (2000)

Watanabe M、Takahashi Y、Aihara K：“具有时间尖峰编码的联想记忆模型”Biosystems。

Watanabe M,Aihara K: "Contextual modulation with reinforcement learning in a temporal coding neural network"Proc.of 2000 International Symposium on Artificial Life and Robotics. B3-1 (2000)

Watanabe M、Aihara K：“时间编码神经网络中的强化学习的上下文调制”Proc.of 2000 国际人工生命和机器人研讨会。

渡辺正峰,合原一幸: "文脈依存性と記憶学習"朝倉書店. (2001)

Masamine Watanabe、Kazuyuki Aihara：“情境依赖和记忆学习”朝仓书店（2001）。