Computational mechanisms of transcranial electrical stimulation improving cognition by modulating synchronization in the neuronal network

经颅电刺激通过调节神经网络同步改善认知的计算机制

• 批准号: 22KJ1143
• 负责人: ZHENG TIANYI
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1143/
• 关键词: 神経工学; 神経刺激; 注意力; 数理モデル

私の研究の目的は、脳の神経ネットワークの同期を調節することで認知機能を向上させる経頭蓋電気刺激（tES）のメカニズムを明らかにすることです。これを達成するために、学振特別研究員DC1の第1年目では、計算研究と実験研究の両方を進めました。計算研究では、視覚野の多段モデルを構築し、方位選択性や視覚注意に関連する実証的な知見を再現しました。このモデルは、視覚情報処理の過程を表現するために、複数の異なる層から構成されています。各層のニューロン集団のダイナミクスと集団間の相互作用を捉えるために、平均場近似を使用しました。この方法により、脳内のニューロン間の相互作用がどのように視覚情報処理に影響を与えるかを詳細に調査することができました。さらに、ウィナー・テイク・オール理論の非自明な現象も見つけました。これは、競合するニューロン集団間で最も活性化した集団が他の集団を抑制する現象です。現在、その現象のメカニズムを説明し、ジャーナル論文の原稿を執筆中です。この研究成果により、tESが脳の神経回路にどのように影響を与えるかの理解が一層深まることが期待されます。一方、健康な人間被験者を対象に実験研究を行いました。被験者は、Posnerキュータスクに基づく視覚注意タスクを実施するよう指示されました。このタスクは、視覚刺激の出現位置を予測することにより、視覚注意の働きを測定するものです。tESセッションの前後に2つのタスクが配置されました。被験者の半分が実際の刺激を受け、もう半分が偽の刺激を受けました。私は、実際の刺激がある程度、偽の刺激と比較して反応時間を短縮できることを発見しました。これは、tESが視覚注意のパフォーマンスに何らかの効果をもたらしている可能性を示唆しています。しかしながら、さらなる分析が必要であり、現在も進行中です。最近、国際会議のポスター論文を執筆しています。

Private purpose の の study は, 脳 の god 経 ネ ッ ト ワ ー ク の を adjustment over the same す る こ と で cognitive function を upward さ せ る 経 epicranium electric 気 stimulus (tES) の メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る こ と で す. The するために れを achieved するために, the first year of the DC1 project of the special researcher of Hyeok-jin で た, and the <s:1> sides of the computational research と experimental research を を advanced to めま た. Computing research で は, regard 覚 wild の multistage モ デ ル を build し, azimuth sentaku や visual 覚 attention に masato even す る be licensed な knowledge を reappearance し ま し た. The されて モデ モデ 覚 覚, the を performance するために of the 覚 intelligence processing <s:1> process, and the multiple <s:1> different なる layers ら ら constitute されて ます ます ます ます. Each layer の ニ ュ ー ロ ン set 団 の ダ イ ナ ミ ク ス と set の interaction between 団 を catch え る た め に, mean field approximation を use し ま し た. こ の way に よ り, 脳 の ニ ュ ー ロ の interaction between ン が ど の よ う に apparent 覚 intelligence 処 Richard に influence を and え る か を に detailed investigation す る こ と が で き ま し た. Youdaoplaceholder0, ウィナ さらに · テ テ ウィナ た · さらに さらに the theory of <s:1> non-self-explanatory な phenomena is a consensus that さらに けま た た た. こ れ は, competition-collaboration す る ニ ュ ー ロ ン set between 団 で most も activeness し た set 団 が he の set 団 を inhibit す る phenomenon で す. Now, the phenomenon of そ メカニズムを indicates that <s:1>, ジャ, ナ and です are currently being written on the original manuscript of the paper を. こ の research に よ り, tES が 脳 の god 経 loop に ど の よ う に influence を and え る か の understand が layer deep ま る こ と が expect さ れ ま す. One side, healthy な human subjects を versus に experimental study を conduct ま ま た. By 験 は, Posner キ ュ ー タ ス ク に base づ く visual 覚 attention タ ス ク を be applied す る よ う instructions さ れ ま し た. こ の タ ス ク は, 覚 stimulation の location を be す る こ と に よ り, visual 覚 attention の 働 き を determination す る も の で す. tESセッショ に に に に before and after に2 タス が が が configuration されま た た た. The subjects received を with half a が real <s:1> stimulation and け with half a う が pseudo-が stimulation and を with けま た た. Private は, be interstate の stimulus が あ る degree, pseudo の と to stimulate the し て 応 time を shortening で き る こ と を 発 see し ま し た. こ れ は, tES が 覚 note の パ フ ォ ー マ ン ス に what ら か の unseen fruit を も た ら し て い を る possibility in stopping し て い ま す. <s:1> であ ながら さらなる さらなる analysis が necessary であ, currently ながら in progress です. Recently, I have been writing papers at international conferences such as ポスタ and を, て and ます.

项目成果

Macroscopic Gamma Oscillation With Bursting Neuron Model Under Stochastic Fluctuation

随机涨落下的宏观伽玛振荡与爆发神经元模型

• DOI: 10.1162/neco_a_01570
• 发表时间: 2023
• 期刊: Neural Computation
• 影响因子: 2.9
• 作者: Yoshikai Yuto;Zheng Tianyi;Kotani Kiyoshi;Jimbo Yasuhiko
• 通讯作者: Jimbo Yasuhiko

The Whitaker International Neuroengineering Workshop

惠特克国际神经工程研讨会

• 发表时间: 2022

Visual attention modulates neuronal response through changing the pathway current among neuronal populations: a computational study using multicolumnar model

视觉注意通过改变神经元群体之间的通路电流来调节神经元反应：使用多柱模型的计算研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshikai Yuto;Zheng Tianyi;Kotani Kiyoshi;Jimbo Yasuhiko;Tianyi Zheng
• 通讯作者: Tianyi Zheng