「学習による相互結合神経回路の形成と刺激・行動連合」

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10164215
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 中村 清彦 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (10172397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村越 一支 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助手 (00293069)
• Keywords: 運動野 / 神経回路 / 強化学習 / 行動系列 / 視床

Research Abstract

動物は未知の新しい環境において試行錯誤を通して適切な行動系列を獲得していくことができる.この行動系列の強化学習が行えるためにはつぎの2つの機能が必要である:1,多様な行動系列が生成できること(試行錯誤).2,報酬を得たとき生成した行動系列のどの部分が報酬を引き出したのかを知覚できること.本年度は大脳運動野一視床系が以上の2つの機能を持ちうろことをこの系の神経回路モデル上で示唆した.以下に結果を示す.
1, 上記の系の神経回路モデルを生理学・解剖学に基づいて構成した.細胞には積分発火型のモデルを用いた.回路モデルによる上記系の挙動のシミュレーションによりこの系が乱数発生装置と同程度に多様な行動系列を生成できることを示した.2, 強化学習機能を実現する機構として,体性感覚野から運動野へのフィードバック投射および前頭連合野からの投射にシナプス可塑性を導入した.前者により運動野一視床系は直前の行動によって生じた体の姿勢変化を体性感覚情報として受け取り先の行動を次の行動を出力できようになる.後者の投射により同系は環境の状態を反映した行動系列を出力できるようになる.この機構がどの程度系列を学習できるかを調べるために生理学および解剖学のデータに基づいて上記のシナプス可塑性をモデル化し,回路モデルのシミュレーションにより長さ2の行動系列を学習できることを確かめた.これから運動野一視床系の神経回路は行動系列の学習に関わっていることが示唆された.

Research Products

• [Publications] Nakamura,K.: "Neural processing in the subsecond time range in the temporal cortex." Neural Computation. 10(3). 567-595 (1998)
• [Publications] Nakamura,K.: "Model analysis on cortical information processing of the subsecond time scale." European Journal of Neuroscience. 10(Suppl 10). 331 (1998)
• [Publications] Murakoshi,K.and K.Nakamura: "A neural mechanism of adjusting timing of spikes by intensity of input for dynamic coding." Society for Neuroscience Abstracts. 24(2). 1672 (1998)
• [Publications] 大出訓史,村越一支,中村清彦: "「スパイクタイミングによる脳内情報処理の可能性:スパイク発生の再現性」" 電子情報通信学会技術研究報告. NC98(401). 27-34 (1998)