前頭前野神経回路シミュレーションによるワーキングメモリ形成の理論的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11170246
• Research Institution: Sophia University
• Principal Investigator: 田中 昌司 上智大学, 理工学部, 助教授 (30188304)
• Keywords: 前頭前野 / ワーキングメモリ / 大脳皮質 / モデル / シミュレーション / 神経回路 / ニューロン / 遅延活動

Research Abstract

脳の高次機能のひとつであるワーキング・メモリを研究するため、大脳皮質前頭前野神経回路のモデルを構築した。このモデルを用いたコンピュータ・シミュレーション法により、ワーキング・メモリに関連する大脳皮質前頭前野神経回路のダイナミクスを調べた。すなわち、モデル回路内で、ワーキング・メモリが形成され、維持されることを示した。なお、ここで使用したモデルは発火頻度型ニューロン・モデルである。さらに、大脳皮質前頭前野ニューロンのダイナミクスおよび発火パターンを詳細に調べるために、より生物学的に忠実な統合発火型ニューロンモデルを用いた前頭前野神経回路モデルを構築し、コンピュータ・シミュレーションを行った。ワーキング・メモリに特異的な遅延期間における活動がいくつかのパラメータによって支配されていることを示すデータが得られた。とくに局所抑制の役割に関しては、当研究によって新たな知見が得られた。さらに現在、米国Yale大学での実験結果との比較検討を通して、より詳細な研究が現在進行中である。

Research Products

• [Publications] Shoji Tanaka: "Modular circuitry and network dynamics for the formation of visuosptial working memory in primate prefrontal cortex"Transactions of IEICE. E82-A. 688-699 (1999)
• [Publications] Shoji Tanaka: "Punctional prefrontal cortical circuitry for visuospatial working memory formation: a computational model"Neuro computing. 26/27. 891-899 (1999)
• [Publications] Shoji Tanaka: "Architecture and dynamico of the prefrontal cortical circuit for spatial working memory"Neural networks. 12. 1007-1020 (1999)
• [Publications] Shoji Tanaka: "Nonlinear signal processing in the prefrontal cortex for working memory formation"Journal of Signal Processing. 3. 425-434 (1999)
• [Publications] Shuhei Okada: "A model of short-term memory using a recurrent neural network with a variable bias input"Journal of Signal Processing. 3. 435-442 (1999)
• [Publications] Jianting Cao: "Self-scaling and self-adaptive conpact time-delay neural network for dynamica nonlinear and nonstationary system identification"Journal of signal processing. 4. 37-43 (2000)