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Modeling macroscopic electroencephalogram dynamics based on the scaling of network dynamics for microscopic neurons

Research Project

Project/Area Number 26330293
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Soft computing
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

Umehara Hiroaki  国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 研究マネージャー (60358942)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2016: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords脳神経集団モデル / 脳神経細胞モデル / ニューロンモデル / ニューラルマスモデル / 神経集団モデル / 位相 / ベイズ推定 / 神経細胞モデル / 膜電位 / 平均電位 / ミクロマクロ対応 / 数理物理 / 脳・神経 / 統計力学
Outline of Final Research Achievements

To contribute to the decoding of brain function information from electroencephalogram or magnetoencephalogram signals, this study aims at finding a key to solving micro-macro correspondence between the neural activities and the measured signals. Neural mass models are the elementary models for describing macroscopic cortical dynamics. However, the model equation has been used the time constants which are given by an empirical hypothesis from the measurement results and its direct relationship to the microscopic neuron model has not been fully elucidated. This study derived the equivalent formula to the neural mass model by averaging the network dynamics of neurons. We confirmed that the obtained model reproduces the dynamics of the network model for the spiking neurons through the scaling of the power spectrum density for the population.

Report

(4 results)
  • 2016 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2015 Research-status Report
  • 2014 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 6 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Macroscopic neural mass model constructed from a current-based network model of spiking neurons2017

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,寺前順之介,成瀬康
    • Journal Title

      Biological Cybernetics

      Volume: 111 Issue: 1 Pages: 91-103

    • DOI

      10.1007/s00422-017-0710-5

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 逐次ベイズフィルタによる1次元位相推定2017

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,成瀬康
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告

      Volume: 116 (514) Pages: 31-36

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 巨視的な神経集団モデルと発火する電流ベース神経モデルとの対応2015

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,寺前順之介,成瀬康
    • Journal Title

      第25回日本神経回路学会全国大会講演論文集

      Volume: 25 Pages: 56-57

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 発火する神経細胞の電流ベースネットワークモデルから組む神経集団モデル2015

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,寺前順之介,成瀬康
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告・複雑コミュニケーションサイエンス

      Volume: 115 (300) Pages: 35-40

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 衝撃を味方につけるモデリング(拘束を有する2マスばね系のダイナミクス)2015

    • Author(s)
      櫛田陽平, 梅原広明, 原進, 山田啓介
    • Journal Title

      日本機械学会東海支部第64期総会・講演会講演論文集

      Volume: 153-1

    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 発火ニューロンモデルから組むニューラルマス要素モデル2014

    • Author(s)
      梅原広明, 寺前順之介, 成瀬康
    • Journal Title

      電子情報通信学会信学技報

      Volume: 114 (514) Pages: 249-252

    • Related Report
      2014 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] ベイズ推定による1次元位相時系列のアンラッピング2017

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,成瀬康
    • Organizer
      日本物理学会第72回年次大会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス (大阪府豊中区)
    • Year and Date
      2017-03-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 逐次ベイズフィルタによる1次元位相推定2017

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,成瀬康
    • Organizer
      電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 (東京都目黒区)
    • Year and Date
      2017-03-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 発火する神経細胞モデルの集団から組む神経集団モデルの周波数特性2016

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,寺前順之介,成瀬康
    • Organizer
      日本物理学会第71回年次大会
    • Place of Presentation
      東北学院大学(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-19
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 発火する神経細胞の電流ベースネットワークモデルから組む神経集団モデル2015

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,寺前順之介,成瀬康
    • Organizer
      電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス研究会
    • Place of Presentation
      京都大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-11-09
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 巨視的な神経集団モデルと発火する電流ベース神経モデルとの対応2015

    • Author(s)
      梅原広明,岡田真人,寺前順之介,成瀬康
    • Organizer
      第25回日本神経回路学会全国大会
    • Place of Presentation
      電気通信大学(東京都調布市)
    • Year and Date
      2015-09-02
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 神経細胞モデル集団の周波数応答2015

    • Author(s)
      梅原広明, 寺前順之介, 成瀬康
    • Organizer
      日本物理学会 年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 発火ニューロンモデルから組むニューラルマス要素モデル2015

    • Author(s)
      梅原広明, 寺前順之介, 成瀬康
    • Organizer
      電子情報通信学会 ニューロコンピューティング研究会
    • Place of Presentation
      玉川大学(東京都町田市)
    • Year and Date
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 衝撃を味方につけるモデリング(拘束を有する2マスばね系のダイナミクス)2015

    • Author(s)
      櫛田陽平, 梅原広明, 原進, 山田啓介
    • Organizer
      日本機械学会東海支部第64期総会・講演会
    • Place of Presentation
      中部大学(愛知県春日井市)
    • Year and Date
      2015-03-13 – 2015-03-14
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Modeling neural mass from spiking neurons by spectrum matching2014

    • Author(s)
      梅原広明, 成瀬康
    • Organizer
      電子情報通信学会 情報の認知と行動研究会ワークショップ
    • Place of Presentation
      サントピア岡山総社(岡山県総社市)
    • Year and Date
      2014-10-02 – 2014-10-03
    • Related Report
      2014 Research-status Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-22  

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