非線形な情報統合を行う顕著度マップの神経回路モデル構築とその機能の解明

构建执行非线性信息集成的显着图神经电路模型并阐明其功能

• 批准号: 12J06884
• 负责人: 五十嵐 康彦
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06884/
• 关键词: 視覚野; 高次発火相関; 共通ノイズ; ネットワークモデル

本研究では, 生理学的知見を説明する顕著度マップの神経回路モデルの構築を行う. 具体的には, 視覚情報が統合され, 顕著度マップが存在することが強く示唆されている頭頂間溝外側皮質(Lateral Intra Parietal cortex, LIP)をターゲットとした顕著度マップの神経回路モデルが提案する. LIPネットワークモデル構築における過程において, 従来から考慮されているニューロン集団の平均的な発火回数(発火率)だけでなく, ニューロン間の相関, 特に2つのニューロン間だけでなく, 3つ以上のニューロン間の高次相関が及ぼす影響に注目が集まっている. 私は, この高次発火相関が脳内ネットワークに及ぼす影響を, 高次発火相関構造とネットワークにおける各ニューロン間の結合構造と対応させることで, その機能的な役割を解明し, LIPにとどまらず, 脳内の各部位において重要な役割を果たしていると考えた.そこで我々は, 昨年度に引き続き, 高次発火相関の生じるネットワークモデルの構築を行い, ネットワーク構造と高次発火相関構造間の関係を理論研究した. 具体的には, LIP野等では層を経由する過程でニューロン間の相互作用によって徐々に計算処理し機能を実現しているため, 私は入力層および出力層の2層のネットワークモデルを構築した.昨年度は, このネットワークモデルにおいて, 最適方位が近いニューロン同士は強く結合させ, 直交しているニューロン同士は弱結合させる構造を取り入れた(Ko et al. 2011). この結果, スパイク発火の非線形作用によって生じた高次発火相関構造が優位に変化することがわかった. 本年度は, 昨年度の成果を深化させ理論解析したところ, ニューロン間の相互結合によるフィルタリング後のスパイクの3次統計量を生成する数理機構と, その3次統計量が外界の情報のキャリアになりうることがわかった. この理論結果から, 3次発火相関により, LIPのみならず脳内全体においてより高速にロバストな情報処理ができると期待される.

In this study, で で, the physiological insights を indicate that する顕 and ップ are significant in the construction of the psychological circuit モデ and を. Specific に は, inspect 覚 intelligence が integration さ れ, 顕 the degrees マ ッ プ が exist す る こ と が く and shown strong sucking さ れ て い る head ditch between the Lateral cortex (Lateral Intra Parietal cortex, LIP) を タ ー ゲ ッ ト と し た 顕 the degrees マ ッ プ の god 経 loop モ デ ル が proposal す る. LIP ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル build に お け る process に お い て, 従 to か ら consider さ れ て い る ニ ュ ー ロ ン set 団 の average な 発 fire back number (a) 発 fire rate だ け で な く, ニ ュ ー ロ ン masato の phase, に 2 つ の ニ ュ ー ロ ン between だ け で な く, more than 3 つ の ニ ュ ー ロ ン の between high order phase masato が and ぼ す に stable1126 が set ま っ て い る. Private は, こ の high order 発 fire masato が 脳 within ネ ッ ト ワ ー ク に and ぼ す affect を, high order 発 fire masato tectonic と ネ ッ ト ワ ー ク に お け る each ニ ュ ー ロ ン の combination between と 応 seaborne さ せ る こ と で, そ の function of cut を な service interpret し, LIP に と ど ま ら ず, 脳 の within each part に お い て important な "を cut fruit た し て い る と exam え た. そ こ で I 々 は, yesterday's annual に lead き 続 き, high order 発 fire masato の raw じ る ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル の build を い, ネ ッ ト ワ ー ク structure 発 fire masato と high times between の masato し を theory study た. Specific に は, LIP wild で は layer を 経 by す る process で ニ ュ ー ロ の interaction between ン に よ っ て xu 々 に computing 処 Richard し function を be presently し て い る た め, private は layer into force お よ び output layer の 2 の ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル を build し た. Annual は yesterday, こ の ネ ッ ト ワ ー ク モ デ ル に お い て, preferred orientation が nearly い ニ ュ ー ロ ン with strong "は く さ せ, rectangular し て い る ニ ュ ー ロ ン with weak" は さ せ る tectonic を take り れ た (Ko et al. 2011). こ の results, Youdaoplaceholder0 スパ ignition, linear action によって generates じた high-order ignition phase related structure が optimal position に transformation する とがわ とがわ った った. を は this year, yesterday's annual の achievements deepen さ せ theory analytical し た と こ ろ, ニ ュ ー ロ ン の combination between に よ る フ ィ ル タ リ ン グ after の ス パ イ ク の を three statistics generated す る と mathematical mechanism, そ の three statistic が outside の intelligence の キ ャ リ ア に な り う る こ と が わ か っ た. こ の theoretical results か ら, Three 発 fire masato に よ り, LIP の み な ら ず 脳 within all に お い て よ り high-speed に ロ バ ス ト な intelligence 処 Richard が で き る と expect さ れ る.

项目成果

シナプス結合が生み出す共通ノイズによる発火分布の理論

突触连接产生的共同噪声引起的放电分布理论

• 发表时间: 2013
• 期刊: 信学技報
• 作者: 唐木田亮;五十嵐康彦;永田賢二;岡田真人
• 通讯作者: 岡田真人

シナプス荷重のばらつきが生成する共通ノイズによる発火分布の理論

由于突触负载变化产生的常见噪声而产生的放电分布理论

• 发表时间: 2014
• 作者: 唐木田亮;五十嵐康彦;永田賢二;岡田真人
• 通讯作者: 岡田真人

Recurrent network for multisensory integration-identification of common sources of audiovisual stimuli

• DOI: 10.3389/fncom.2013.00101
• 发表时间: 2013-07-25
• 期刊: FRONTIERS IN COMPUTATIONAL NEUROSCIENCE
• 影响因子: 3.2
• 作者: Yamashita, Itsuki;Katahira, Kentaro;Okada, Masato
• 通讯作者: Okada, Masato

Higher order correlation in a feedforward network with inhomogeneous connectivity

具有非均匀连接性的前馈网络中的高阶相关性

• 发表时间: 2012
• 期刊: Proceedings of The 22th Annual Conference of Japanese Neural Network Society
• 作者: Itsuki Yamashita;Kentaro Katahira;Yasuhiko Igarashi;Kazuo Okanoya;Masato Okada;Yasuhiko Igarashi Masato Okada
• 通讯作者: Yasuhiko Igarashi Masato Okada

Theory of higher-order correlations n neural network with columnar structure

柱状结构神经网络的高阶相关理论

• 发表时间: 2013
• 作者: Yasuhiko Iaarashi;Masato Okada
• 通讯作者: Masato Okada