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STDPが導くニューラルネットワークの治空間構造とダイナミクスの解析

STDP 引导下的神经网络空间结构和动力学分析

基本信息

批准号：
10J08144
负责人：
加藤秀行
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、スパイクタイミングに依存したシナプス可塑性(STDP)により形成される神経回路網の機能的構造,及びそれによりもたらされる局所回路内の細胞の応答反応を体系的かつ理論的に解析を行い,脳の情報処理原理の理解を深め,記憶や学習といった脳の高次機能の解明に貢献することを目的とし,本年度は「研究実施計画」の基づき,複雑ネットワーク理論におけるネットワークモチーフと呼ばれる局所結合パタンを解析することにより,STDPがリカレントネットワーク内にもたらす機能的結合構造の解析を行った.具体的には,まず,STDPにより導かれた神経回路網において,どのような結合パタンがランダムネットワークと比較して,有意に多く,又は少なく存在するのかを統計的手法を用い,解析を行い,STDPを有する神経回路網が学習後に呈するネットワーク構造を明らかにした.次にこのような機能的結合構造の生成メカニズムを明らかにするために,神経細胞集団の振舞いをスパイク統計量及び同期の観点から解析を行った.その結果,神経細胞集団が律動的活動を示した場合のみ,回路網内に特殊な構造が誘起されることが明らかとなった.さらに,本研究では,このような特殊構造生成において,軸索遅延が重要な役割を担っており,律動活動と軸索遅延との協調が特殊構造生成に強く関与していることが明らかとなった.従来,律動活動は,脳の情報処理に有効であることが数多くの研究により示されてきたが,本研究により,情報処理のみならず,回路形成の側面においても重要な働きをしていることが示唆される.

This study focuses on the functional structure of the neural network formed by STDP, and the theoretical analysis of the cellular response system in the neural network, as well as the deep understanding of the information processing principles, the contribution of memory learning and the explanation of higher functions. This year, we will analyze the basic structure of STDP, which is based on the "Research and Implementation Plan." Specifically, STDP is used to analyze, analyze, and combine the neural network structure of STDP with the neural network structure after learning. In addition, the statistical analysis of the vibration of the neural cell set and the analysis of the synchronous point are carried out. As a result, the rhythmic activity of the neuronal cell set is shown in the context of special structures within the loop network. In this paper, the special structure is generated, the axonal extension is important, the rhythmic activity and the axonal extension are coordinated, and the special structure is generated. In this study, information processing and circuit formation were studied.