複雑な時系列を産出する神経モジュール間の相互作用

产生复杂时间序列的神经模块之间的相互作用

• 批准号: 18700303
• 负责人: 西川 淳
• 金额: $ 2.24万
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18700303/
• 关键词: 小鳥の歌; 発声学習; 聴覚表象; ポピュレーションコーディング; HVC; 情報量解析; 相互作用; 多点同時記録

本研究の目的は、複雑な時系列処理を司る神経モジュールの相互作用を解明することである。昨年度に引き続き、複雑な時系列からなる歌を生成・学習することのできるジュウシマツという小鳥を用いて電気生理実験を行った。歌制御系の中でも主に系列制御に関わると考えられているHVCから単一細胞記録を行い、作り得る全ての歌要素ペア刺激に対する聴覚応答を調べた。HVCニューロンはそれぞれに異なるけれども緩い系列応答特性を持つことを明らかにした。こうした緩い選択性を持った応答に時系列情報が埋め込まれているか定量的に調べるため、相互情報量解析を行った。その結果、一音目と二音目の関係性を示す関連性情報量が統計的に有意な増大を示すことを明らかにした。以上の結果より、ジュウシマツHVCにおいて歌要素系列情報がポピュレーションレベルでコードされていることが明らかとなった。HVCに限らず小鳥の脳における神経核は非常に小さいため、これまでに神経核同士の相互作用は調べられてきたが、一つの神経核の局所回路における相互作用については技術的制約から調べられてこなかった。そこで、狭い領域に多数の記録点を配置できるシリコンプローブ(8×4=32ch)を用い、HVCから同時に複数のニューロン活動を記録するためのシステムを確立した。最大で互いに異なる26ニューロンの活動を同時に記録することに成功し、それらの相互相関係数からHVC局所回路における機能的ネットワークを抽出することができた。以上の結果は、複雑な時系列処理を可能にする局所回路内相互作用の解明へと繋がる、世界に先駆けた成果である。

The purpose of this study is to を and complex 雑な time series processing を division る Shinto モジュ 雑な モジュ 雑な を を to explain する する とである とである. Yesterday annual に lead き 続 き, complex 雑 な series when か ら な る song を generation, learning す る こ と の で き る ジ ュ ウ シ マ ツ と い う birds を with い て electrical physiological be 気 験 を line っ た. Song in the royal is の で も main に series suppression に masato わ る と exam え ら れ て い る HVCS か ら 単 a cell line records を い, for り る all て の song elements ペ ア stimulus に す seaborne る hearing 応 answer を adjustable べ た. The HVCS ニ ュ ー ロ ン は そ れ ぞ れ に different な る け れ ど も slow い series 応 answer characteristics を hold つ こ と を Ming ら か に し た. こ う し た slow い sentaku sex を hold っ た 応 answer when に series intelligence が buried め 込 ま れ て い る か quantitative に adjustable べ る た め line, amount of mutual information analytic を っ た. そ の results, a yard と two sound の masato is sexual を shown す masato even temperament report が statistical に intentionally な raised large を す こ と を Ming ら か に し た. Above results の よ り, ジ ュ ウ シ マ ツ HVCS に お い て song elements series intelligence が ポ ピ ュ レ ー シ ョ ン レ ベ ル で コ ー ド さ れ て い る こ と が Ming ら か と な っ た. HVCS に limit ら ず birds の 脳 に お け る 経 nuclear は god very small に さ い た め, こ れ ま で に god 経 nuclear interaction on James の は adjustable べ ら れ て き た が, a つ の god 経 nuclear の bureau loop に お け る interaction に つ い て は technology restriction か ら adjustable べ ら れ て こ な か っ た. そ こ で, narrow い に most の record point を configuration で き る シ リ コ ン プ ロ ー ブ (8 x 4 = 32 ch) を い, HVCS か ら simultaneously に plural の ニ ュ ー ロ を ン activity record す る た め の シ ス テ ム を establish し た. Biggest で mutual い に different な る 26 ニ ュ ー ロ ン を の activities at the same time に record す る こ と に successful し, そ れ ら の coefficient of each phase masato か ら HVCS bureau loop に お け る functionary ネ ッ ト ワ ー ク を spare す る こ と が で き た. は の results above, the complex 雑 な series 処 reason を may に す る bureau within the loop interactions の interpret へ と 繋 が る, world first に 駆 け た results で あ る.

项目成果

Anomaly of fractal dimensions observed in stochastically switched systems

• DOI: 10.1103/physreve.77.036210
• 发表时间: 2008-03-01
• 期刊: PHYSICAL REVIEW E
• 影响因子: 2.4
• 作者: Nishikawa, Jun;Gohara, Kazutoshi
• 通讯作者: Gohara, Kazutoshi

小鳥の高次発声中枢における歌要素系列のポピュレーションコーデイング

小鸟高阶发声中心歌曲元素序列的群体编码

• 发表时间: 2007
• 期刊: 信学技報 106・501
• 作者: 西川淳;岡田真人;岡ノ谷一夫
• 通讯作者: 岡ノ谷一夫

小鳥の歌学習の神経回路は?

小鸟学习鸣叫的神经回路是怎样的？

• 发表时间: 2006
• 期刊: Clinical Neuroscience 24・5
• 作者: 西川淳;岡ノ谷一夫
• 通讯作者: 岡ノ谷一夫

Simultaneous multi-neuronal recording from anesthetized Bengalese finch HVC with high-density silicon electrodes.

使用高密度硅电极对麻醉的孟加拉雀 HVC 进行同步多神经元记录。

• 发表时间: 2008
• 作者: 西川淳;岡ノ谷一夫;Jun Nishikawa
• 通讯作者: Jun Nishikawa

「鳥のさえずりとヒトの言語: 共通性の生物学的基盤」

“鸟鸣与人类语言：共性的生物学基础”

• 发表时间: 2007
• 期刊: 生物科学 59
• 作者: SHIBASAKI;R.;高橋美樹
• 通讯作者: 高橋美樹