神経ネットワークにおける2種類の抑制性細胞の機能的役割に関する研究
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21K12050
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61040:Soft computing-related
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
加藤 秀行 大分大学, 理工学部, 准教授 (00733510)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 抑制性介在細胞 / 神経ネットワーク / 機能的役割 / 情報処理 |
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| Outline of Research at the Start |
脳の情報処理機構の解明は人類の長年の悲願で有り、様々な視点から膨大な研究が積み重ねれられてきた。近年の計測技術の発達も相まって様々なことが明らかになった一方、依然として、非常に基本的なことが明らかになっていないことも事実である。その一つが、2種類の抑制性細胞が存在する意義である。本研究では、数理神経科学による数理的アプローチにより、この2種類の抑制性細胞の機能的役割を明らかにし、その存在意義を解明することで、脳の情報処理機構を解明するための新たな知見を得ることを目指す。これにより、AIや ニューロモルフィックコンピューティングなどの脳の工学的応用分野の発展にも貢献すると考えられる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脳における2種類の抑制性介在細胞の存在意義を明らかにするために、これら抑制性介在細胞の神経ネットワーク内における機能的役割を特に情報 処理の観点から解明し、神経科学における新たな知見を得ることを目的とする。さらに、本研究を通じて、脳の計算原理に迫ることも本研究の目的である。これを実現するためには、実際にこれら抑制性介在細胞が神経ネットワーク内でどのような活動をし、他の細胞集団にどのような影響を与えているのかを理解することが必要である。そのため、本研究では計算論神経科学による数理的アプローチ、すなわち、神経ネットワークの数学モデルを構築し、数値シミュレーションから得られたデータを解析することにより上記学術的問いに迫り、得られた知見および理論を電気生理学分野に還元することを目指す。
本年度は、昨年度同様、一昨年度に構築したE細胞、FS細胞、LTS細胞の3細胞集団で構成されるラットの体性感覚野の第4層の神経ネットワークの数値シミュレーションを行い、そこから得られる神経活動データの解析に取り組んだ。さらに、これら3細胞集団で構成されたネットワークのFS細胞集団を欠落させたネットワークやLTS細胞集団を欠落させたネットワークの数値シミュレーション、および、そこから得られた神経活動のデータの基本的な統計解析に取り組んだ。加えて、非線形動力学理論的な観点からの神経活動データの数値解析についても取り組み始めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和5年度は、昨年度に引き続き、初年度に構築した3細胞集団で構成されるラットの体性感覚野の第4層の神経ネットワークの数値シミュレーションを行い、そこから得られた神経活動データの基本的統計量および非線形動力学系理論の観点からの解析を行なった。また、2種類の抑制性細胞の存在意義を明らかにすることを目的に、抑制性細胞であるFS細胞集団やLTS細胞集団が欠落した神経ネットワークの数値シミュレーションや同様の解析を行なっているが、これら細胞は抑制性であるため、これらが欠損することで、大幅にネットワーク内の神経活動レベルが上昇することにより、3細胞集団に欠損がない場合と比較し、数値シミュレーションやデータ解析の計算リソースが大幅に増大しており、計画と比較するとやや遅れていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度は、FS細胞集団やLTS細胞集団が欠落した場合の数値シミュレーションやそこから得られる神経活動データの解析を中心に行う。また、並行して、非線形力学系理論的観点からの神経活動データの解析についても引き続き取り組む。
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Report
(3 results)
Research Products
(25 results)
