神経細胞集団を階層的組織にクラスタリングする方法の開発と応用

• Project Area: Mesoscopic neurocircuitry: towards understanding of the functional and structural basis of brain information processing
• Project/Area Number: 25115718
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 篠本 滋 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60187383)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2014: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2013: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: イベント時系列解析 / 神経スパイクデータ

Outline of Annual Research Achievements

神経細胞ネットワークは外部刺激がなくても活動レベルが自発的に変動することが知られている．このメカニズムを理解する目的で，自己励起システム(self-exciting system)あるいはHawkes processと呼ばれる数理モデルを解析し，系の内部結合が大きいと外部入力のない条件でも系が揺らぎを示すことを明らかにし，そのためのネットワーク結合の条件を求めた（Onaga and Shinomoto, 2014)．
神経発火は情報をコードしているが，それは発火の頻度か発火のタイミングかという議論がこれまで繰り広げられてきたが，二つの概念が排他的ではないために明瞭な結論が得られなかったという歴史がある．我々はその概念を発火頻度というアナログ情報と，活性・不活性というデジタル情報という概念に改めたうえで，与えられた発火時系列に対してそれを一意的に選択する問題として定義し，具体的な判定方法を提案した．その方法を，モデルを用いて検証したのち，in vivo発火時系列に対して適用し，デジタルおよびアナログとして判断できる実例を示した(Mochizuki and Shinomoto, 2014)．

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Analog and digital codes in the brain. (2014)
  • Author(s): Y. Mochizuki and S. Shinomoto
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 89 Issue: 2 Pages: 022705-022705
  • DOI: 10.1103/physreve.89.022705
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Bursting transition in a linear self-exciting point process. (2014)
  • Author(s): T. Onaga and S. Shinomoto
  • Journal Title: Physical Review E Volume: 89 Issue: 4 Pages: 042817-042817
  • DOI: 10.1103/physreve.89.042817
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Estimating nonstationary inputs from a single spike train based on a neuron model with adaptation. (2014)
  • Author(s): Kim, H. & Shinomoto, S.
  • Journal Title: Mathematical Biosciences and Engineering Volume: 11 Issue: 1 Pages: 49-62
  • DOI: 10.3934/mbe.2014.11.49
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Information transmission using non-Poisson regular firing. (2013)
  • Author(s): Koyama, S., Omi, T., Kass, R.E. & Shinomoto, S.
  • Journal Title: Neural Computation Volume: 25 Issue: 4 Pages: 854-876
  • DOI: 10.1162/neco_a_00420
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Bursting activity spreading through asymmetric interactions. (2014)
  • Author(s): Tomokatsu Onaga, Shigeru Shinomoto
  • Organizer: Complex Networks 2014
  • Place of Presentation: Marrakech, Morocco
  • Year and Date: 2014-11-24
• [Presentation] Intrinsic fluctuation in networks of spiking neurons. (2014)
  • Author(s): Tomokatsu Onaga, Shigeru Shinomoto
  • Organizer: Neural Coding 2014
  • Place of Presentation: Versailles, France
  • Year and Date: 2014-10-09
  • Invited
• [Presentation] Endogenous fluctuation in neuronal firing rate. (2014)
  • Author(s): Shigeru Shinomoto
  • Organizer: Mathematical Modeling and Statistical Analysis in Neuroscience
  • Place of Presentation: Copenhagen, Denmark
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-04
  • Invited
• [Book] 力学 (2013)
  • Author(s): 篠本 滋, 坂口英継
  • Total Pages: 356
  • Publisher: 東京図書