神経回路網間の相互作用による対連合記憶の形成と想起

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12210038
• 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: 神経回路網 / 対連合記憶 / 遅延対連合課題 / 計算論的モデル / feedforward抑制型モデル / 軌道アトラクタ / 下側頭葉皮質

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抑制型の神経回路網に形成された軌道アトラクタによって想起の過程が説明できること、またそのようなアトラクタを形成するためには、連続的に変化する時空間パターンを学習信号として与える必要があることが明らかになった。しかし、このような学習信号を自律的に生成することは、単独の神経回路網では極めて困難である。
そこで、N_1とN_2の二つの部分回路網を用い、両者の相互作用によって学習信号の生成と軌道アトラクタの形成を行うモデルを構成した。具体的には、連合すべき情報が逐次的に入力されると、学習信号生成回路N_2が学習信号を連想回路網N_1に送り、これを用いてN_1の学習が実行されるとともに、その出力がN_2にフィードバックされて学習信号の変化を促す。これが連続的に行われることによって軌道アトラクタが形成されると、それに沿った状態遷移によってcueからtargetへの連想が可能になる。
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、N_1は下側頭葉皮質(特にTE野)に相当し、N_2は嗅皮質に相当すると考えられる。

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)