2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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| Project/Area Number |
15H05878
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
津田 一郎 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10207384)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 浩之 京都産業大学, コンピュータ理工学部, 教授 (80201929)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 複雑系数理モデル / 非線形振動子 / ネットワーク自己再組織化 / ニューロンオペランオ条件付け |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、１．ネットワーク病の数理モデルの構築、２．拘束条件下での神経ネットワークの自己再組織化の数理解析、３．振動的神経活動の統計解析および機能的意味の検討の三課題を行うことを目的としている。特に平成27年度においては、それぞれに対して、次のような実績が上がった。
研究課題1：DLBの複合型視覚性幻覚の数理モデルの全体構成のうち、側頭葉ニューラルネットワークとともに前頭葉ニューラルネットを構築し、前頭葉で文脈に依存したインデックス情報の生成を実現した。さらに、その情報が側頭葉の連想回路に埋め込まれる動態のシミュレーションを開始した。
研究課題2：拘束条件下でのダイナミクスを解明するために、大脳新皮質の機能分化、ニューロン機能の生成に関する数理モデルを統一的に扱える枠組みとして、拘束条件付き自己組織化の理論を構築した。さらに、拘束条件付きの実験系としてneuron operant conditioningの実験の準備をネコ、視覚野ー視床ネットワークに対して行った。
研究課題3：A03池田班、A04飛松班の実験データに対する数理解析を行う準備段階の研究打ち合わせ会を行い方針を明確にした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
H27年度は実質的な研究期間が半年であるが、予想以上の成果が上がった。DLBに対する数理モデルに対しては相互連想、自己連想のそれぞれ新しいニューラルネットワークモデルが構築できたので、ネットワーク病の数理構造を解明するための第一段階が終了したことになる。また、ネットワーク病に対するニューロフィードバックを実現するための理論と実験がともに進んだ。理論では、拘束条件付き自己組織化の枠組みが構築でき、今後はこの枠組みのもとで様々な最適制御の問題を解くことができる。実験では実際にニューロフィードバックを行うための動物実験の準備が整った。さらに、臨床研究班とのデータ共有、データ解析のための詳細な打ち合わせが完了し、次年度から具体的な共同研究に入ることが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題１に関しては、幻覚などの異常知覚を引き起こすネットワークの構造と数理構造を27年度に構築したネットワークを基盤にして解明していく。ネットワーク動態と幻覚などの異常知覚の関係を明らかにしていく。
研究課題2に関しては、拘束条件付き自己組織化理論の枠組みで皮質機能分化の以上に関する研究を推進する。さらに、ネットワーク病をネットワーク再組織化の異常として捉える数理モデルを構築する。
研究課題３に関しては、27年度に打ち合わせた方針に従って、池田班とはてんかんデータの数理構造を解析し、前兆現象の有無を数理的に調べ、ニューロフィードバックの可能性を調べる。飛松班とはMEGデータに対しての隠れマルコフモデルによる解析を行う。また、刺激前の状態変化による刺激後応答の違いの有無に関して、そのネットワーク構造を数理的に解析し、ニューロフィードバックにつなげられるか否かを研究する。
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[Presentation] 自己組織化再考2015
Author(s)
津田一郎
Organizer
第１４回現象数理学コロキアム
Place of Presentation
明治大学中野キャンパス(東京都中野区)
Year and Date
2015-07-03
Invited
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