• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

可塑性神経回路の情報処理

Research Project

Project/Area Number 05267104
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTamagawa University

Principal Investigator

塚田 稔  玉川大学, 工学部, 教授 (80074392)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 合原 一幸  東京大学, 工学部, 助教授 (40167218)
加藤 宏司  山形大学, 医学部, 教授 (30006746)
平野 丈夫  京都大学, 医学部, 助教授 (50181178)
水野 昇  京都大学, 医学部, 教授 (10025596)
外山 敬介  京都府立医科大学, 医学部, 教授 (90090505)
津本 忠治  大阪大学, 医学部, 教授 (50028619)
Project Period (FY) 1993 – 1995
Project Status Completed (Fiscal Year 1995)
Budget Amount *help
¥131,800,000 (Direct Cost: ¥131,800,000)
Fiscal Year 1995: ¥35,000,000 (Direct Cost: ¥35,000,000)
Fiscal Year 1994: ¥50,500,000 (Direct Cost: ¥50,500,000)
Fiscal Year 1993: ¥46,300,000 (Direct Cost: ¥46,300,000)
Keywordsシナプスの長期増強(LTP) / シナプスの長期抑圧(LTD) / リン酸化 / 脱リン酸化 / コバリアンス則の一般化 / 視覚野回路形成 / 神経回路のダイナミクスと情報表現 / 視覚ニューラルネット / 神経回路の非線形ダイナミクス / シナプスの長期仰圧(LTD) / スナプスの長期抑圧(LTD) / 細胞内Ca^<2+>濃度 / 時間パターン依存性LTP / 海馬神経回路のダイナミクス
Research Abstract

細胞レベルで成立していたコバリアンス規則に基づいてどのような神経回路網が構成されるか、その機能について実験と理論の共同研究を実施し、以下のような新しい成果を得た。
ニューロンの平均発火頻度によって情報処理がなされるというニューロンの静的活動を中心とした従来の古典的情報処理の壁を破り、ニューロンの時空間パターンによって情報が処理されるという動的観点からニューロンやニューラルネットの情報処理機能を明らかにした。成果は次の4点に要約される。1つは、オプティカルレコーディング技術の進展によって神経回路網の時々刻々の情報伝達や処理の様子を計測することが可能となり、従来の電極の古典的計測法では不可能であった神経回路のダイナミックに基づく情報表現や情報処理の様子を映像的にとられることに成功した(外山、塚田、飯島)。第2は、動的細胞集合体仮説(藤井、塚田、合原)であり、ニューロンは入力系列の一致性(同期性)の検出器(Coincidence detector)であり、ニューロンの発火の同期レベルがニューロン間の機能的なシナプス結合強度を支配する。この仮説に立てば、システムの構造(解剖学的構造)と入力系列の時空間構造(文脈)の両パラメータによってシステムの発火状態が決定されることになり、神経回路網情報表現能力が飛躍的に増大する。第3は、記憶書き込み機能であり、第2の情報表現と表裏一体をなすのが、塚田らの提案した時空間の統一学習理論である。この学習理論によって時空間パターンによって表現された情報は記憶神経回路に書き込まれる。第4は、記憶読み出し機能である。記憶されたパターン(安定点)を維持しつつシステムを不安定化するような非平衡ダイナミック状態を創り出すモデル、すなわち安定点を渡り歩く時間的非線形ダイナミック(カオスダイナミックス)を持つ理論的モデルを構築することに成功した(合原、津田、奈良)。

Report

(3 results)
  • 1995 Annual Research Report
  • 1994 Annual Research Report
  • 1993 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All Other

All Publications (23 results)

  • [Publications] M.Tsukada: "Hippocampal LTP depends on spatial and temporal correlation of inputs" Newral Networks. 9(in press). (1996)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] K.Toyama: "Repulsive and attractive mechanisms for the formation of corticofugal projections" Neuro Report. 6. 1517-1520 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] T.Hirano: "Involvement of inositol trisphosphate in cerebellar long-term depression" Neuro Report. 6. 569-572 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] H.Kato: "Activation of dopamine Dl receptors enhances long-term depression of synaptic transmission induced by low frequency stimulation in rat hippocampal CAl neurons" Neurosci.Lett.188. 195-198 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] S.Usui: "Reconstruction of retinal horizontal cell responses by the ionic current model" Vision Research. (in press). (1996)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] K.Aihara: "Chaotic simulated annealing by a neural network model with transient chaos" Neural Networks. 8. 915-930 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] K.Toyama: "Modulation and Mediation of Neuroplasticity (in Brain and Memory)" Oxford University Press, 222-238 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] 合原一幸: "カオス応用システム" 朝倉書店, 140 (1995)

    • Related Report
      1995 Annual Research Report
  • [Publications] M.Tsukada: "Temporal pattern sensitivity of long-term potentiation in hippocampal CA1 neurons" Biological Cybernetics. 70. 495-503 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] T.Tsumoto: "Effects of an inhibitor for calcium/calmodulin-dependent protein phosphatase,calcineurin,on induction of long-term potentiation in rat visual cortex" Neurosci.Res.19. 296-278 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] K.Toyama: "Neuronal responsiveness in areas 19 and 21a,and the posteromedial lateral suprasylvian cortex of the cat" Exp.Brain Res.99. 289-301 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] N.Mizuno: "Glutamate-synthesizing enzymes in GABAergic neurons of the neocortex: A double immunofluorescence study in the rat" Neuroscience. 61. 839-849 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] T.Hirano: "Antibodies inactivating mGluR1 metabotropic glutamate receptor block long-term depression in cultured Purkinje cells" Neuron. 12. 1245-1255 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] T.Iijima: "Long-lasting neural excitation in the deep layer of the perirhinal cortex is necessary for the propagation of neural activity among the entorhinal-perirhinal-temporal corteces" Soc.Neurosci.Abstr.20. 800 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] 合原一幸: "応用カオス" サイエンス社, 385 (1994)

    • Related Report
      1994 Annual Research Report
  • [Publications] M.Tsukada: "Temporal pattern sensitivity of long-term potentiation in hippocampal CA1 neurons" Biol.Cybern. 69. in press (1994)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] M.Tsukada: "Theoretical model of the hippocampal-cortical memory system motivated by physiological functions in the hippocampus" Cybernetics and systems. 25. 189-206 (1994)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] T.Tsumoto: "Dependence of LTP induction on postsynaptic depolarization:A perforated patch clamp study in visual cortical slices of young rats" J.Neurophysiol. in press (1994)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] K.Toyama: "In vitro study of visual cortical development and plasticity" Prog.Neurobiol.41. 543-563 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] N.Mizuno: "Distribution of the mRNA for a metabotropic glutamete receptor(mGluR3)in the rat brain-An in situ hybridization study" J.Comp.Neurol.335(2). 252-266 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] T.Hirano: "Spatial distribution of excitatory and inhibitory synapses on a Purkinje cell in a rat cerebellar culture" J.Neurophysiol. 70. 1316-1325 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] 合原 一幸: "カオス-まったく新しい創造の波" 講談社, 229 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report
  • [Publications] 合原 一幸: "ニューラルシステムにおけるカオス" 東京電機大学出版局, 361 (1993)

    • Related Report
      1993 Annual Research Report

URL: 

Published: 1993-04-01   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi