視床における能動的情報処理機能の神経回路網による数理モデル化

使用神经网络对丘脑主动信息处理功能进行数学建模

基本信息

批准号：
06J06774
负责人：
大森敏明
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の二年度目に当たる今年度は,単一神経細胞と局所回路の関係性を解明することを目標として研究を遂行した.まず,樹状突起における膜電位の時空間分布を推定するための統計的アルゴリズムの開発を行った.生理実験では樹状突起の膜電位を部分的にしか観測できないが,単一神経細胞の情報処理を理解する上で,膜電位の測定値から樹状突起全体の膜電位の推定を行う提案手法の考案が重要である.本研究では,カルマンフィルタを用いた膜電位の推定方法を提案し,数値実験のデータを提案アルゴリズムに適用することより.提案手法が有効であることを確認した.この研究の内容は,日本物理学会第63回年次大会と電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で発表し,技術研究報告で公表した.さらに,単一神経細胞と局所回路網の関係性を明らかにするために,スパイク応答モデルの位相応答曲線を解析的に導出し,位相応答曲線の線形成分,非線形成分と単一細胞の応答特性の関係性を明らかにした.本研究の成果は,日本物理学会第63回年次大会と電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会で公表し,技術研究報告で公表した.さらに,膜特性の不均一性を持つコンパートメントモデルを用いた理論研究を行い,海馬CA1錐体細胞に対して嗅内野入力が与えられた場合の細胞体膜電位への寄与が,樹状突起における膜特性の不均一性によって向上することを理論的に示した.この成果は第30回日本神経科学大会(英語口頭発表),北米神経科学学会で公表した.

今年，这是这项研究的第二年，我们进行了研究，目的是阐明单个神经元与当地电路之间的关系。首先，我们开发了一种统计算法，用于估计树突中膜电位的时空分布。尽管仅在生理实验中只能部分观察到树突的膜电位，但要设计一种提出的方法来估算整个树突的膜电位，从膜电位的测量中估算整个树突的膜电位。在这项研究中，我们提出了一种使用卡尔曼过滤器估算膜电位的方法，并将数据从数值实验应用于所提出的算法。这项研究是在日本物理学会第63届年度会议上介绍的，电子和信息与传播工程师协会的神经计算研究小组。该报告发表了。此外，为了阐明单神经元与局部网络之间的关系，分析得出了尖峰响应模型的相位响应曲线，以及相响应曲线的线性和非线性成分之间的关系以及单细胞的响应特征。这项研究的结果发表在日本物理学会第63届年度会议上，电子和信息与传播工程师学会的神经计算研究小组，并在技术研究报告中发表。此外，使用具有异质性的隔室模型进行了理论研究，理论上证明，当对海马CA1锥体细胞的输入在树突中的膜特性中通过异质性增强对细胞体细胞膜电位的贡献。该结果发表在第30届日本神经科学会议（以英语为英文）和北美神经科学学会。