スツルムリウビル型連想記憶モデルによる全脳に亘る記憶の同一性の担保と自己組織化

本研究は、脳の情報処理の機序を数理物理学的な側面から解明しようとしたものである。脳神経科学における未解決問題に、意識を統合する主体となる神経回路なしにどのようにヒトの意識は統合されるのかという問題がある。本研究は、大脳皮質の神経場を伝播する波が生じる定在波という物理現象を利用することで、先に述べた統合主体なしにヒトの記憶が統合され、認識が生じる原理を説明するものである。今年度は次のような成果を得た。1) 神経場における感覚信号の波面再合成によって、ヒトの記憶は統合される。2) 神経場における局所的な学習則が定在波の節を記録し、ヒトの認識を生じる。1) について従来のモデルでは、ヒトの記憶の一部（部分記憶）を表現する定在波を内包する定在波が生じることで、部分記憶を統合した記憶の全体を想起することができるという数理的な枠組みが示されていた。今年度は、大脳皮質を想定した二次元神経場を伝播する波で部分記憶を統合した全体記憶を表現する定在波が生じることを計算機シミュレーションによって確認した。2) について従来のモデルでは、双方向を伝播する波の位相差をゼロ化するという直交補空間学習が提案されていた。これはPredictive Codingでいうところの予測信号を教師として用いたHebb学習を包括する。これを二次元神経場へ応用することで、神経場の学習則として改めて定式化した。この学習則によって、位相空間上で神経細胞が集団で定在波の節を取り囲むように学習し、その集団が定在波の節を記録しているとみなせた。1によって統合され記録された定在波の節と後に生じた定在波の節が一致したとき、統合された記憶の同一性が成立して、ヒトの認識が成立したと考えることができる。以上1及び2の計算機上での検証を行うことで、定在波現象と神経場の自己組織化によって、ヒトの記憶が統合され、認識が生じることがあることが示された。

本研究は、脳の情報処理の機序を数理物理学的な側面から解明しようとしたものである。脳神経科学における未解決問題に、意識を統合する主体となる神経回路なしにどのようにヒトの意識は統合されるのかという問題がある。本研究は、大脳皮質の神経場を伝播する波が生じる定在波という物理現象を利用することで、先に述べた統合主体なしにヒトの記憶が統合され、認識が生じる原理を説明するものである。今年度は次のような成果を得た。1) 神経場における感覚信号の波面再合成によって、ヒトの記憶は統合される。2) 神経場における局所的な学習則が定在波の節を記録し、ヒトの認識を生じる。1) について従来のモデルでは、ヒトの記憶の一部（部分記憶）を表現する定在波を内包する定在波が生じることで、部分記憶を統合した記憶の全体を想起することができるという数理的な枠組みが示されていた。今年度は、大脳皮質を想定した二次元神経場を伝播する波で部分記憶を統合した全体記憶を表現する定在波が生じることを計算機シミュレーションによって確認した。2) について従来のモデルでは、双方向を伝播する波の位相差をゼロ化するという直交補空間学習が提案されていた。これはPredictive Codingでいうところの予測信号を教師として用いたHebb学習を包括する。これを二次元神経場へ応用することで、神経場の学習則として改めて定式化した。この学習則によって、位相空間上で神経細胞が集団で定在波の節を取り囲むように学習し、その集団が定在波の節を記録しているとみなせた。1によって統合され記録された定在波の節と後に生じた定在波の節が一致したとき、統合された記憶の同一性が成立して、ヒトの認識が成立したと考えることができる。以上1及び2の計算機上での検証を行うことで、定在波現象と神経場の自己組織化によって、ヒトの記憶が統合され、認識が生じることがあることが示された。