2015 Fiscal Year Research-status Report
過去の神経活動がスパイク生成に与える影響から神経系の情報キャリアを探る
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15K00391
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
山野辺 貴信 北海道大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (00322800)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ジャンプ拡散過程 / 線形作用素 / 情報キャリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経回路網理論によれば、神経回路網モデル内での情報キャリアは各素子の"出力関数"に依存する。したがって、神経細胞の特性を反映した"出力関数"を求めることが、神経系における情報キャリアを明らかにするには必要であると考えられる。神経細胞はノイズを含む素子でもあり、"出力関数"を求めるためにはノイズを持つ神経細胞モデルの相空間全体のダイナミクスを調べることが重要となる。以上の観点で、下記の３つのテーマに関して研究を実施した。
１．シナプスノイズ（ジャンプ過程で記述）およびイオンチャネルノイズ（拡散過程で記述）を持つ確率的神経振動子のダイナミクスを調べた。確率的神経振動子の状態が、ある時間後、どの状態に推移するかを表す推移確率密度の近似を計算した。推移確率密度の近似式の精度をモンテカルロ法を用い検証した。近似式は積分を伴い、その数値計算では数値積分法を工夫する必要があった。ジャンプの数が非常に少ない場合だけであるが、推移確率密度に関し解析を行った。
２．我々はこれまでも確率的神経細胞モデルの振る舞いを解析するために線形作用素を用いてきた。確率的神経細胞モデルの線形作用素を離散化し、そのスペクトルを計算し、モデルのダイナミクスを解析するが、単純な離散化では得られる行列の次数が大きくなってしまい、そのスペクトル特性の計算が難しくなる。我々は直交函数系でWiener過程をノイズ項として持つ確率的神経細胞モデルの線形作用素を展開し、どの程度の次数の行列まで縮約することができるか試みた。
３．確率的神経細胞モデルの統計的大域挙動を表す線形作用素を用い、実験で”出力関数”を同定できるか検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記の１の研究テーマについては、論文にまとめ、論文を投稿した。また、関連する研究について国内外の学会で研究成果を発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に大きな変更は現在のところない。今年度は昨年度行った理論研究をさらに推し進め、理論解析結果を実験で検証するのにはどうしたら良いか特に研究する。
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| Causes of Carryover |
昨年度、理論解析に多くの時間を割く必要が生じたため繰り越しが生じた。また、昨年度は比較的単純な神経細胞モデルを用い理論解析を行う必要があったため、大型計算機使用料があまりかからなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次元の高い確率的神経細胞モデルの解析に必要な大型計算機使用料、実験に必要な実験動物、試薬、計測機器の購入に充てる予定である。
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