2018 Fiscal Year Research-status Report
細胞外電場を介した非シナプス型フィードバックを有する神経回路網の実証的理論研究
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16K00330
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
大森 敏明 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10391898)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 計算論的神経科学 / 統計的機械学習 / 非線形動力学 / 実験計画 / ガウス過程 / 嗅覚情報 / 数理データサイエンス / 知的学習論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，神経生理学の知見に基づいたニューロンモデルと細胞外電場との相互作用を有する神経システムの数理モデルを構築し，神経システムと細胞外電場からなる動的システムにおける情報処理メカニズムに関する実証的理論を行う．
本研究課題の３年度目にあたる平成３０年度には，神経生理学の知見に基づいて，計測データから，興奮性結合と抑制性結合を有する神経ネットワークの数理モデルを抽出するための統計的アルゴリズムを構築し，その有効性をシミュレーションデータに基づいて検証した．さらに，本研究課題で構築してきた非線形ダイナミクスの多数の候補からデータに本質的に内在する非線形ダイナミクスを抽出するためのアルゴリズムを改良した．加えて，低解像度の動画像データから高解像度の動画像を推定するための深層学習アルゴリズムの構築を行った．生物学者，数学者と共同で，アリの嗅覚システムにおけるギャップジャンクションを介した複数ケーブルの数理モデルを構築し，敵・味方の識別を担う機能を実現する機能に対して，ギャップジャンクションの空間分布が重要であることを示す結果を得た．さらに，多次元時系列データからその背後に存在するダイナミクスを抽出するために，ガウス過程を用いた統計的アルゴリズムを構築し，その有効性を示した．これらの研究成果は，関連する国際会議や国内会議にて口頭発表を実施するとともに，査読付きの英語論文として公表した．また，これらの成果は関連研究者の注目を受け，依頼講演を受けた．
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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
当初の予定通り，興奮性結合と抑制性結合を有する神経ネットワークのダイナミクスの取り扱いを進めることができたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の予定通り，神経ネットワークのダイナミクスの取り扱いの深化を行う．
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| Causes of Carryover |
次年度に，当初予定していた学会に参加するための旅費として使用する．
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Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Putative Neural Network Within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant: The Ultra-structures and Mathematical Simulation2018
Author(s)
Yusuke Takeichi, Tatsuya Uebi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Kouji Yasuyama, Kanako Inoue, Toshinobu Suzaki, Hideo Kubo, Naoko Kajimura, Jo Takano, Toshiaki Omori, Ryoichi Yoshimura, Yasuhisa Endo, Masaru K. Hojo, Eichi Takaya, Satoshi Kurihara, Kenta Tatsuta, Koichi Ozaki, Mamiko Ozaki
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Journal Title
Frontiers in Cellular Neuroscience
Volume: 12
Pages: 310:1-15
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Microglia Enhance Synapse Activity to Promote Local Network Synchronization2018
Author(s)
Ryohei Akiyoshi, Hiroaki Wake, Daisuke Kato, Hiroshi Horiuchi, Riho Ono, Ako Ikegami, Koichiro Haruwaka, Toshiaki Omori, Yoshihisa Tachibana, Andrew Moorhouse, Junichi Nabekura
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Journal Title
eNeuro
Volume: 5
Pages: e0088-18:1-13
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Simulation based on Neuronal Cable Theory for Structures Within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant2019
Author(s)
Jo Takano, Toshiaki Omori, Hideo Kubo, Tatsuya Uebi, Yusuke Takeichi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Kouji Yasuyama, Kanako Inoue, Naoko Kajimura, Masaru K Hojo, Eichi Takaya, Satoshi Kurihara, Mamiko Ozaki
Organizer
The 7th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
Int'l Joint Research
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[Presentation] Simulation for Simplified Neural Network Model of Structures Within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate Discrimination in the Japanese Carpenter Ant2018
Author(s)
Jo Takano, Toshiaki Omori, Hideo Kubo, Tatsuya Uebi, Yusuke Takeichi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Kouji Yasuyama, Kanako Inoue, Naoko Kajimura, Masaru K Hojo, Eichi Takaya, Satoshi Kurihara, Mamiko Ozaki
Organizer
INCF Japan Node International Workshop on Advances in Neuroinformatics 2018
Int'l Joint Research
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[Presentation] Putative Neural Network within an Olfactory Sensory Unit for Nestmate and Non-nestmate discrimination in the Japanese Carpeenter Ant: the Ultrastructures and Mathematical Simulation2018
Author(s)
Yusuke Takeichi, Tatsuya Uebi, Naoyuki Miyazaki, Kazuyoshi Murata, Kouji Yasuyama, Kanako Inoue, Hideo Kubo, Naoko Kajiyama, Jo Takano, Toshiaki Omori, Mamiko Ozaki
Organizer
日本比較生理生化学会第40回大会
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