歯状回の神経細胞置換を導入した海馬システムのモデル化に関する研究

通过在齿状回引入神经元替代来模拟海马系统的研究

• 批准号: 17700232
• 负责人: 服部 元信
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: University of Yamanashi
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17700232/
• 关键词: 海馬モデル; 歯状回; ニューラルネットワーク; 記憶; 顆粒細胞

本研究では,歯状回における神経細胞の置換を考慮した海馬システムのモデル化を行い,神経細胞の置換が記憶の形成に果たす役割を明らかにすることを目的としている.本年度は以下の研究を行った.昨年度に引き続き,詳細な研究が多く行われているげっ歯目を中心に,歯状回顆粒細胞の発生・死滅現象に関する生物学的研究成果の調査を行い,ラットに関する知見に基づいた海馬システムのモデルを構築した.構築したモデルは,ニューロン数にして生体のラットの約1/1000のスケールとし,海馬の各領域の発火率や領域問の結合などについても,主にラットから得られている知見に基づいた.歯状回の神経細胞の置換については,ある一定の割合で既存の細胞がランダムに新しい細胞に置き換えられるとしてモデル化を行った.海馬における記憶の形成では,大記憶容量,追加学習能力,高速な学習能力などが不可欠な機能と考えられるが,構築したモデルを用いて,こうした機能と歯状回における神経細胞の置換との関係を計算機実験により調べた.その結果,神経細胞の置換率が大きいと,類似したパターンの記憶が容易になることがわかった.また,置換率が大きいときには,類似したパターンに関する記憶容量が増加し,追加学習の能力も高くなることがわかった.一方,学習の速さに関しては,はっきりした結果は得られなかったが,やはり類似度の高いパターンにおいて,置換率の増大に伴い学習が速くなる傾向が見られた.海馬は記憶の一時的な貯蔵庫であり,外界からの情報は一旦海馬に蓄えられた後,徐々に大脳皮質へと転写されて長期記憶が形成されると考えられている.比較的小さな部位である海馬がこのような役割を果たすためには,大記憶容量,追加学習能力,高速な学習能力を持つ必要があると考えられるが,本研究により,こうした機能に歯状回の神経細胞の置換が影響していることがわかった.

This study で は 歯 shape to に お け る の 経 cell replacement を consider god し た hippocampal シ ス テ ム の モ デ ル を line い, god 経 cell の replacement が memory の form に fruit た す "を cut Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. Under this year は の を line っ た. Yesterday's annual に lead き 続 き, more detailed study な が く line わ れ て い る げ っ 歯 に を center, 歯 form back to the granular cell の 発 born, die out phenomenon に masato す る biology research の survey line を い ラ ッ ト に masato す る knowledge に base づ い た hippocampal シ ス テ ム の モ デ ル を build し た. Build し た モ デ ル は, ニ ュ ー ロ ン number に し て raw body の ラ ッ ト の about 1/1000 の ス ケ ー ル と し, hippocampal の every field の 発 fire rate q の や field combining な ど に つ い て も, Lord に ラ ッ ト か ら must ら れ て い る knowledge に base づ い た. 歯 gyrus の god の 経 cell replacement に つ い て は, あ る の cut mixing で existing の cells が ラ ン ダ ム に new し に buy き い cells in え ら れ る と し て モ デ ル change line を っ た. Hippocampal に お け の る memory formation で は, large memory capacity, increase learning ability, high speed な learning ability な ど が not owe と な function test え ら れ る が, build し た モ デ ル を with い て, こ う し た function と 歯 shape back に お け る god の 経 cell replacement と の masato is を computer be 験 に よ り adjustable べ た. そ の results, の 経 cell replacement rate が god き い と, Similar し た パ タ ー ン の memory が easy に な る こ と が わ か っ た. ま た, replacement ratio が big き い と き に は, similar し た パ タ ー ン に masato す る が raised し requirement by memory capacity, high additional learning ability も の く な る こ と が わ か っ た. Side, learning の speed さ に masato し て は, は っ き り し た results ら は れ な か っ た が, や は り similar degree high の い パ タ ー ン に お い て, replacement rate の raised big に partner が い learning speed く な る tendency が see ら れ た. Hippocampal は memory の transient な 蔵 storage library で あ り, outside か ら の intelligence は once hippocampal に え storage ら れ た, xu 々 に big 脳 cortex へ と planning write さ れ て が long-term memory formation さ れ る と exam え ら れ て い る. Compare small さ な parts で あ る hippocampal が こ の よ う な "を cut fruit た す た め に は, large memory capacity, increase learning ability, high speed な learning ability を hold つ necessary が あ る と exam え ら れ る が, this study に よ り, こ う し た function に 歯 shape back の god 経 の replacement が affect し て い る こ と が わ か っ た.

项目成果

Performance analysis of associative memory using the maximal margin learning

• 发表时间: 2006-07
• 作者: Hitoshi Akimoto;M. Hattori

Hippocampal memory modification induced by pattern completion and spike-timing dependent synaptic plasticity

由模式完成和尖峰时间依赖的突触可塑性诱导的海马记忆修改

• 发表时间: 2005
• 期刊: International Journal of Neural Systems 15,1-2
• 作者: Samura;T.;Hattori;M.
• 通讯作者: M.

Autoassociative and heteroassociative hippocampal CA3 model based on physiological findings

基于生理发现的自联想和异联想海马 CA3 模型

• 发表时间: 2006
• 期刊: Abstracts of the 3rd International Conference on Brain-Inspired Information Technology
• 作者: Samura;T.;Hattori;M.;Ishizaki;S.
• 通讯作者: S.

機能的分離海馬CA3による重複時系列の曖昧性解消への寄与

功能分离的海马 CA3 对消除重叠时间序列歧义的贡献

• 发表时间: 2006
• 期刊: FIT2006(第5回情報科学技術フォーラム)情報科学技術レターズ
• 作者: 佐村俊和;服部元信;石崎俊
• 通讯作者: 石崎俊

海馬における記憶修正メカニズムの意味記憶獲得への関与

海马体记忆修改机制参与语义记忆获取

• 发表时间: 2005
• 期刊: 慶應義塾大学湘南藤沢学会第4回研究発表大会抄録集
• 作者: 佐村俊和;服部元信;石崎俊
• 通讯作者: 石崎俊