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異なる集団間のコミュニケーションが生み出す内部ダイナミクスの変化

Publicly Offered Research

Project AreaThe study on the neural dynamics for understanding communication in terms of complex hetero systems
Project/Area Number 24120708
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionKagawa University

Principal Investigator

青木 高明  香川大学, 教育学部, 准教授 (30553284)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywordsソフトコンピューティング / 自己組織化 / シナプス可塑性 / 数理物理 / 神経科学
Research Abstract

本課題の目的は,シナプス可塑性によるネットワークダイナミクスの理解である.我々の脳は,コミュニケーションによる経験を経て時々刻々と変化する.それを支える神経基盤はシナプス可塑性だが,シングルシナプスレベルの研究と比べて,ネットワークレベルにおける可塑性の効果は未解明な点が多い.なぜなら,神経ネットワークを神経細胞の結合系とみたとき,可塑性によってシステム内の相互作用関係が時間と共に変化していくためである.このような結合力学系の解明には,従来の力学系理論や統計力学からの拡張が必要である.
本年は,昨年度導入した可塑性を持つ振動子ネットワークモデルをベースに,Regular-spiking neuron等の電気生理学的特性がネットワーク可塑性に与える効果を調べた.結果,タイプ1ニューロンに多く見られるPRCのゼロ次モード(定数項)が大きな役割を持つことを発見した.これは位相振動子系における従来研究において,ゼロ次モードを無視できたことと大きな差である.実際に,このゼロ次モードの影響が大きくなるにつれて,均一な神経細胞集団の中からでも,自発的に同期したクラスタ群が階層構造を形成し,最終的には複数周期のヘテロな集団に転移することを発見した.この結果はシナプス可塑性に基づき,均一な集団からでも,振動周期が異なる集団への分化することが起こりえることを示している.さらにこの転移について解析を行った結果,複数リズム集団への転移点となるゼロ次モードの強度についても,見積もることができた.

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Self-organization of a recurrent network under ongoing synaptic plasticity2014

    • Author(s)
      Takaaki Aoki
    • Journal Title

      Neural Networks

      Volume: Special Issue Pages: 1-1

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scale-Free Structures Emerging from Co-evolution of a Network and the Distribution of a Diffusive Resource on it2012

    • Author(s)
      T. Aoki, T. Aoyagi
    • Journal Title

      Physical review letters

      Volume: Vol.109(20) Issue: 20 Pages: 208702-208702

    • DOI

      10.1103/physrevlett.109.208702

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 動的なネットワーク上の反応拡散系におけるミクロな非定常性2013

    • Author(s)
      八幡晃一郎, 青木高明, 青柳富誌生
    • Organizer
      日本物理学会 第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2013-03-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Hodge-Kodaira Decomposition of Evolving Neural Networks2013

    • Author(s)
      Keiji Miura and Takaaki Aoki
    • Organizer
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • Place of Presentation
      Agora for Biosystems, Sigtuna, Sweden
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Effects of synaptic plasticity in heterogeneous neural networks2013

    • Author(s)
      Takaaki Aoki
    • Organizer
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • Place of Presentation
      Agora for Biosystems, Sigtuna, Sweden
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Hodge-Kodaira Decomposition of Evolving Neural Networks2013

    • Author(s)
      Keiji Miura and Takaaki Aoki
    • Organizer
      SIAM Conference on Applied Algebraic Geometry
    • Place of Presentation
      Colorado State University, Fort Collins,Colorado, USA
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Stationary state of a recurrent network under ongoing synaptic plasticity2013

    • Author(s)
      Takaaki Aoki
    • Organizer
      包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Co-evolving Network Dynamics between Reaction-Diffusive Resources on Nodes and Weighted Connections2012

    • Author(s)
      Takaaki Aoki and Toshio Aoyagi
    • Organizer
      2012 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • Place of Presentation
      Palma, Majorca, Spain
    • Year and Date
      2012-10-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応拡散系ダイナミクスに基づくネットワーク構造の形成過程2012

    • Author(s)
      青木高明
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応拡散系ダイナミクスに基づくネットワーク構造の形成過程2012

    • Author(s)
      青木高明
    • Organizer
      CMRU研究会"ネットワーク科学の数理と展開"
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2012-09-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ネットワークとしてのシナプス可塑性の解明 : 結合振動子系からのアプローチ2012

    • Author(s)
      青木高明
    • Organizer
      第5回生命科学者のための使える数学セミナー
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 変化するネットワーク上の結合力学系のダイナミクス2012

    • Author(s)
      青柳富誌生, 青木高明
    • Organizer
      第50回自律分散システム部会研究会
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ネットワークとしてのシナプス可塑性の解明 : 結合振動子系からのアプローチ2012

    • Author(s)
      青木高明
    • Organizer
      東工大脳研究会講演会
    • Place of Presentation
      東工大すずかけ台
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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