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2008 Fiscal Year Annual Research Report

移動運動と学習記憶の確率モデルによる数理解析

Planned Research

Project AreaSystems molecular ethology to understand the operating principle of the nervous system
Project/Area Number 20115009
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

増田 直紀  The University of Tokyo, 大学院・情報理工学系研究科, 准教授 (40415295)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大久保 潤  東京大学, 物性研究所, 助教 (70451888)
Keywordsネットワーク / 統計物理学 / 確率過程 / ランダム・ウォーク / 走性 / 学習
Research Abstract

当研究領域の計画研究班である飯野班と共同して,増田と大久保が線虫の移動行動のデータ解析を行った.特に,短い時刻の間に起こる線虫の移動について,その確率分布を解析した.さらに,ランダム・ウォークに基づく移動行動のモデルを構築し,数値計算を行い,実データと定性的に符合することを確認した.これらの成果は査読有の論文として発表予定である.
次に,生物の移動行動解析全般に寄与するために,確率過程の数理解析手法について,その基盤を整えた.特に確率過程に特有なゆらぎやポンプカーレントを扱う方法を大久保が開発し,2本の査読有の論文として発表された.
次に,線虫は302個のニューロンからなる.各ニューロンは固有の機能をもちつつ,かつ,神経系の中での位置に応じる役割も果たしていると考えられる.例えば,感覚ニューロンは,神経系の位置としても上流に位置し,介在性ニューロンや運動ニューロンに信号を伝達していると考えられる.こういった信号処理を明らかにするために,線虫のニューラル・ネットワークの構造に基づく解析手法が有用であると考えられる.そこで,増田が,化学シナプスのように枝に方向性がついているネットワークにおける,ニューロンの重要性を計量化する手法を開発した.信号がネットワーク全体に伝わることを,集団遺伝学で使われる固定という概念として定式化できる.あるニューロンから信号の伝達が始まるときに固定が起こる確率を,そのニューロンの重要性であると定義した.その結果の一部は査読有論文誌に発表され,現在も,解析が進行中である.

  • Research Products

    (5 results)

All 2009 2008

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results)

  • [Journal Article] Evolutionary dynamics and fixation probabilities in directed networks2009

    • Author(s)
      N.Masuda, H.Ohtsuki
    • Journal Title

      New Journal of Physics 11

      Pages: 033012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Priority queues with bursty arrivals of incoming tasks2009

    • Author(s)
      N.Masuda, J.S.Kim, B.Kahng
    • Journal Title

      Physical Review E 79

      Pages: 036106

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Directionality of contact networks suppresses selection pressure in evolutionary dynamics2009

    • Author(s)
      N.Masuda
    • Journal Title

      Journal of Theoretical Biology 258

      Pages: 323-334

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Posterior probability and fluctuation theorem in stochastic processes2009

    • Author(s)
      J.Ohkubo
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan 78

      Pages: 123001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The stochastic pump current and the non-adiabatic geometrical phase2008

    • Author(s)
      J.Ohkubo
    • Journal Title

      Journal of Statistical Mechanics

      Pages: P02011

    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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