視床における報酬予測機能の神経回路網による数理モデル化

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視床では,デルタ振動,ガンマ振動,紡錘振動などの振動現象が観測されており,これらの振動現象は脳機能の発現に深く関与していると考えられている.したがって,視床における神経情報処理を解明するためには,視床で観測されるこれらの振動現象が視床のニューロンに対してどのような影響を与えているのかを明らかにする必要があると考えられる.本研究課題の初年度にあたる本年度は,単一ニューロンへの細胞外電場による摂動に対して得られる膜応答に注目し,細胞外電場が単一ニューロンに対して与える効果をマルチコンパートメントモデルに導入した数理モデルを用いて数値実験を行った.生理実験の結果によって示唆されている受動的膜特性の不均一性を考慮した場合,細胞外電場を摂動入力として与えることによって,樹状突起遠位部において二相性の応答が得られることが示された.一方,樹状突起近位部では一相性の応答が得られた.これらの結果は,細胞外電場に対する膜応答が樹状突起における位置によって異なることを示唆するものであり,単一ニューロンによる情報処理様式の理解を深める重要な結果である.この成果は,日本物理学会,日本神経回路学会,電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会などの国内学会で発表するとともに,北米神経回路学会,計算論システム神経科学会議ならびに日独計算論的神経科学シンポジウムにおいて発表を行った.また,得られた成果を学術雑誌と技術研究報告において公表した.