下側頭葉における記憶形成機構の神経回路モデル

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12050209
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 森田 昌彦 筑波大学, 機能工学系, 助教授 (00222349)
• Keywords: 神経回路モデル / 軌道アトラクタ / 計算論 / 下側頭葉 / TE野 / 嗅皮質 / 対連合記憶

Research Abstract

サルの下側頭葉皮質で観測された対連合記憶関連ニューロンの活動は、記憶情報の脳内表現や、その形成および想起の神経機構を明らかにする上で非常に重要な意味をもつが、従来の神経回路モデルではうまく説明することができなかった。この問題に関して計算論的な考察を進めた結果、feedforward抑制型のモデルによって想起の過程が説明できること、記憶を形成するためにはある適切な学習信号を与える必要があることが明らかになった。また、このような学習信号を生成するためには、別の神経回路網との相互作用が不可欠であることもわかった。
これらの結果を基に、N_1とN_2の二つの部分回路網からなるモデルを構成した。連合すべき情報が逐次的に入力されると、N_1からの信号を受けてN_2が学習信号をN_1に送り、これを用いてN_1に軌道アトラクタが形成される。これが対連合記憶の痕跡となる。
ワークステーション上でシミュレーション実験を行ったところ、このモデルによりサルでの実験と同様に遅延対連合課題を正しく遂行することが可能であった。また、サルの対連合記憶関連ニューロン活動をよく再現することができた。このことは、下側頭葉における記憶痕跡の形式およびその形成機構がモデルと同じ原理に基づいていることを強く示唆する。
種々の生理学的知見から、連想回路網N_1は下側頭葉皮質(特にTE野)に相当し、学習信号生成回路N_2は嗅皮質に相当すると考えられる。モデルの動作解析から、TE野ニューロンの活動や嗅皮質の破壊実験に関していくつかの予言を導出すると共に、側頭葉内側部の機能について考察した。

Research Products

• [Publications] A.Suemitsu: "A model of memory formation in the pair association task"Proceedings of the 2000 International Conference on Neural Information Processing. 2巻. 915-919 (2000)
• [Publications] 末光厚夫: "下側側頭葉における対連合記憶の神経回路モデル"電子情報通信学会論文誌. J84-D-II巻4号. 718-727 (2001)
• [Publications] 森田昌彦: "対連合記憶の神経回路モデル"神経研究の進歩. 45巻2号(印刷中). (2001)