1992 Fiscal Year Annual Research Report
非線形な信号経路の情報工学的同定法を用いた神経回路の解析
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04640648
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
下澤 楯夫 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10091464)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 欣哉 北海道大学, 電子科学研究所, 助手 (30238232)
長尾 隆司 北海道大学, 実験生物センター, 助手 (70113595)
高畑 雅一 北海道大学, 電子科学研究所, 助教授 (10111147)
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| Keywords | 非線形 / 神経回路 / 昆虫(コオロギ) / ウイナー解析 / 気流感覚系 / 巨大介在神経 / 信号処理 |
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| Research Abstract |
今年度の研究はウィナーの白色雑音解析法を用いて刺激装置から、コオロギの気流感覚神経及び、介在神経の膜電位記録部位までの信号伝達の線形成分と非線形成分を抽出することに重点を置いて行った。まず白色雑音と膜電位から1次及び、2次のウィナー変換核を抽出し、それをもとに記録部位までの等価回路を作成した。感覚神経は帯域通過フィルター、非線形素子の、介在神経は帯域通過フィルター、非線形素子、低域通過フィルターの直列回路で記録部位までのおおまかな信号処理を真似できた。介在神経の最終段の低域通過フィルターは伝達速度や反応特性の異なる感覚神経の投射や他の介在神経を介した信号が入力することによって作られている。さらに、一対ある感覚器官の片側を入力遮断し、残った側の感覚器から入力量を測定した。これらのデータからいくつかの介在神経の入力の信号伝達経路と役割が推察できた。例えば、巨大介在神経8-1では細胞体と同側から時間遅れを持つ反転した信号が、反対側から時間遅れの無い信号が入力している。これらが伴にあるとき、この経路は微分回路として働き、外部の変化分を抽出することができる。この神経は外界の変化を抽出し中枢に伝える働きがあると考えられる。
しかし、上記の実験方法ではシナプスや介在神経内での信号処理における非線形成分を抽出することはできなかった。これは感覚器から感覚神経のスパイク発射までの間に非常に強い非線形性が存在するためである。そこで介在神経への白色雑音状の電流注入を行い介在神経内の非線形成分の抽出を試み成功した。現在、様々な介在神経に電流注入を行いデータを集めている。
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[Publications] 渡辺 一央、下澤 楯夫 大堀 隆文: "KL変換用単位パーセプトロンの収束性に関する理論的考察" 電子情報通信学会論文誌D-2. J75-D-II. 1933-1939 (1992)
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[Publications] Shimozawa T.Baba Y.Shimizu T.: "Nonlinear Analysis of cercal sensory pathway." Zool.Science. 9. 1241- (1992)
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[Publications] Baba Y. Shimizu T. Shimozawa T.: "Input pathway of cricket non spiking interneurons." Zool Science. 9. 1242- (1992)
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[Publications] 下澤 楯夫: "昆虫の音感覚" 日本音響学会誌. 49. (1993)
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[Publications] 下澤 楯夫(分担): "生物と機械(日本機械学会編)" 共立出版社, 166 (1992)
