人工ニュ-ラルネットと脊椎動物網膜神経回路システムの同時研究:基礎的接点を求めて

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02455017
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 安井 湘三 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (50132741)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 古川 徹生 九州工業大学, 情報工学部, 助手 (50219101) ; 八木 哲也 九州工業大学, 情報工学部, 助教授 (50183976) ; 新島 耕一 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (30047881)
• Keywords: ニュ-ラルネット / ニュ-ロコンピュ-タ / 連想記憶 / パタ-ン認識 / 視覚 / 視細胞 / 網膜 / シナプス

Research Abstract

初年度としてまず、人工ニュ-ラルネット研究用の計算機ソフトウエアの開発や作成および網膜神経回路研究用の生理・薬理実験用の装置の製作ならびに調整を行なった。実験施設に関しては未だ不備な点が多々あるものの、本研究の準備態勢の基本的なところはほぼ整えた。そして、人工と生体ニュ-ラルネットワ-クの同時研究という本研究の趣旨通りに多岐に渡る成果をすでに挙げることが出来た。それらの内容については、「11研究発表」の目録から伺い知れると思うが、主な実績を簡潔にまとめると以下のようになる。
◆エッジ検出のBP(backpropagation)学習による中心ー周辺拮抗型受容の自己組織化に成功
◆信号対雑音比に対する中心ー周辺拮抗型受容野の可塑性に関する究明:人工(BP型ネット)と生体(網膜双極細胞)のニュ-ラルネットにおける類似性の発見
◆BP型ニュ-ラルネットにおいて、学習過程のノイズ入力が成育後の性能に与える影響に関する究明:過学習の問題と関連して
◆網膜外層神経回路の生理実験に基づいた新しい情報工学モデルの構築
◆網膜水平細胞内のCaとNaイオン調節機構に関する解明
◆錐体視細胞ー水平細胞の波長依存性シナプス伝達に関する我々の説を支持する薬理学的な証拠の獲得
◆錐体視細胞間の電気的カップリングに基づく「平方根則」を説明する神経回路網モデルの提唱
◆新しい連想記憶ニュ-ラルネットモデルの構築

Research Products

• [Publications] 古川 徹生,安井 湘三: "BP型ニュ-ラルネットによる中心ー周辺拮抗型受容野の形成" 電子情報通信学会技術報告(ニュ-ロコンピュ-ティング). 89. 147-152 (1990)
• [Publications] T.Furukawa;S.Yasui: "Emergence of centerーsurround opponent receptive fields in a neural network model through backpropagation learning of edge detection." Jpn J.Physiology,. Vol.40. 181-181 (1990)
• [Publications] 安井 湘三: "網膜の神経生理:トピックス" MICROOPTICS NEWS (日本光学会). Vol.8,No.3,. 27-30 (1990)
• [Publications] 八木 哲也,舟橋 康行,安井 湘三: "網膜神経回路の信号処理構造:膜,ニュ-ロンからネットワ-クへ" 平成2年電気・情報関連学会連合大会講演論文集. 分冊1(part1). 152-155 (1990)
• [Publications] T.Furukawa;S.Yasui: "Developement of centerーsurround opponent receptive fields in a neural network model through backpropagation training" Proc.Int.Conf.on Fuzzy Logic & Neural Networks,Fuzzy Logic System Institute. 1. 473-479 (1990)
• [Publications] S.Yasui;M.Yamada;M.B.A.Djamgoz: "Synaptic transmission of spectral information from photoreceptors to horizontal cells:Involvement of ordinary and bizarre mechanisms" Proc.Int.Conf.on Fuzzy Logic & Neural Networks,Fuzzy Logic System Institute. 1. 429-435 (1990)
• [Publications] T.Yagi;Y.Funahashi: "Signal processing in the outer retina" Proc.Int.Conf.on Fuzzy Logic & Neural Networks,Fuzzy Logic System Institute. 1. 441-444 (1990)
• [Publications] 安井 湘三,樋田 栄輝: "Backpropagationは生体系に実在するか?・・・討論と考察" 神経回路学会平成2年全国講演論文集. 44-44 (1990)
• [Publications] 安井 湘三: "ニュ-ロンのケモスタシス:網膜水平細胞におけるCaおよびNaイオン調節機構" 計測自動制御学会第5回生体・生理工学シンポジウム論文集. 5-8 (1990)
• [Publications] 古川 徹生,安井 湘三: "BP学習による受容野発現について" 計測自動制御学会第5回生体・生理工学シンポジウム論文集. 193-196 (1990)
• [Publications] S.Yasui;M.Yamada;M.B.A.Djamgoz: "Dopamine and 2ーaminoー4ーphosphonobutyrate differentially modify spectral response of H1 horizontal cells in carp retina" Experimental Brain Research. 83. 79-84 (1990)
• [Publications] 安井 湘三、金子 章道: "網膜水平細胞のCaおよびNaホメオスタシスを光応答機能と関連づけて理解する研究" 岡崎国立共同研究機構生理学研究所年報. 11. 229-230 (1990)
• [Publications] 安井 湘三: "ニュ-ロンのケモスタシス:網膜水平細胞におけるCaおよびNaイオン調節機構" 第5回生理生体工学シンポジウム論文集. 5. 5-8 (1990)
• [Publications] 古川 徹生、安井 湘三,: "BP学習による受容野発現について" 第5回生理生体工学シンポジウム論文集. 5. 193-196 (1990)
• [Publications] 有木 史芳、八木 哲也,舟橋 康行: "網膜における2層神経回路網の時空間特性" 第5回生理生体工学シンポジウム論文集. 5. 9-12 (1990)
• [Publications] 有木 史芳、八木 哲也,舟橋 康行: "網膜初期視覚の信号処理機構" 第5回生理生体工学シンポジウム論文集. 5. 13-16 (1990)
• [Publications] 八木 哲也、古川 徹生,安井 湘三: "網膜細胞の受容野調節機構とその視覚情報処理における役割" 電子情報通信学会技術報告. MBE91ー110. 99-103 (1991)
• [Publications] M.Yamada,M.B.A.Djamgoz,J.C.Low,T.Furukawa,S.Yasui: "Conductanceーdecreasing cone input to H1 horizontal cells in carp retina" Neuroscience Research. (1991)
• [Publications] 安井 湘三: "錐体視細胞における「平方根則」のメカニズムと機能的意味ー錐体間電気シナプス結合の役割ー" 電子情報通信学会技術報告(ニュ-ロコンピュ-ティング). NC90ー94. 155-159 (1991)
• [Publications] 古川 徹生、山田 雅弘、斉藤 建彦、安井 湘三: "SN比による受容野の時空間特性の変化ー人工と生体ニュ-ラルネットにおける類似性" 電子情報信学会技術報告(ニュ-ロコンピュ-ティング). NC90ー92. 143-148 (1991)
• [Publications] 八木 哲也、大島 成通、舟橋 康行: "SN比による受容野の時空間特性の変化ー網膜神経回路網の構造" 電子情報通信学会技術報告(ニュ-ロコンピュ-ティング). NC90ー93. 149-153 (1991)
• [Publications] 新島 耕一: "ある連想記憶モデルのダイナミクスとそれのパタ-ン認識への応用" 電子情報通信学会技術報告(ニュ-ロコンピュ-ティング). NC90ー87. 113-118 (1991)
• [Publications] 安井 湘三: "錐体視細胞における「平方根的」な刺激ー応答関係" 第68回日本生理学会予稿集. 203-203 (1991)
• [Publications] 山田 雅弘、古川 徹生、安井 湘三: "鯉網膜L型水平細胞への抵抗増大性のシナプス入力" 第68回日本生理学会予稿集. 260-260 (1991)
• [Publications] T.Yagi;P.R.Macliesh: "Membrane properties of primate cone inner segments" Proc.Int.Society for Eye Research. VI. 57-57 (1991)
• [Publications] K.Niijima: "Pointwise error estimates for a streamline diffusion finite element scheme" Numerische Mathematik. 56. 707-719 (1990)
• [Publications] 新島 耕一: "ある連想記憶モデルによるパタ-ン認識" 応用数学合同シンポジウム研究報告集(京都大学数理解析研究所). 179-184 (1990)