2017 Fiscal Year Research-status Report
視床皮質系における情報の分解と統合、再構成に関する研究
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16K16127
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
加藤 秀行 大分大学, 理工学部, 助教 (00733510)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 視床皮質系 / 情報処理 / ニューロン / スパイク / ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ラットやマウスなどのげっ歯類は，視覚のみならずヒゲからも外界情報を取得している．ヒゲからの情報は，視床を中継し皮質へと伝達される．近年，この視床におけるニューロンはヒゲへの刺激情報における運動の特徴量に対して選択的であることが報告されている．これは，視床において外界情報が運動の特徴量に分解され，皮質に伝達されていることを意味する．このような情報の分解と統合は ，神経系のあらゆる領野において普遍的に観測されており，神経回路網がこのような仕組みを採用している理由を明らかにすることは，脳の情報処理機構を解明する上で重要であると考えられる．
平成２９年度は，まず平成２８年度に構築したバレル皮質第４層の神経回路網の数理モデルにおいて，実際の神経回路網が示す振る舞いを再現するためのパラメータの検討を行ったが想定された挙動が得られなかった．そこで，バレル皮質第４層の神経回路網モデルの見直しを行った．その結果，これまで提案されているシナプス結合強度が短期的に変化する現象の数理モデルが，特定のニューロンに終わるシナプスの振る舞いの電気生理学実験結果を十分に再現することができないために，全体として想定した神経回路網の振る舞いが得られないことが判明した．そのため，想定した神経回路網全体の振る舞いを得るために，シナプス結合強度が短期的に変化する現象の既存数理モデルを拡張し，電気生理学実験を再現する数理モデルの提案を行った．提案した数理モデルは，計算量はほぼ変わらないものの，既存のものと比較し格段に電気生理学的実験結果の再現性が高いものとなった．
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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
平成２９年度は，平成２８年度に構築した神経回路網モデルの見直しが必要となり，その上で特にシナプス結合強度が短期的に変化する現象の既存数理モデルを自然に拡張した数理モデルの構築を行った．これは当初の計画にはなかったが，神経回路網全体の振る舞いの生理学的実験結果を再現するために重要なものであるため追加で行った．加えて，研究機関の異動も重なり，研究環境の再構築などにより多くの時間を要した．しかし，このモデルの再検討などは期間は，あらかじめ計画のまとめ期間に折り込まれており想定の範囲内である．よって，おおむね順調に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度は，まず平成２９年度に提案したシナプス結合強度が短期的に変化する現象の数理モデルをバレル皮質第４層の回路網モデルに組み込み，神経回路網の振る舞いを再検討する．その上で，研究計画にしたがい，視床におけるニューロン集団の構成の違いにより視床皮質系の情報処理性能にどのような違いが生じるのかを解析し，その研究成果を国内外を問わず学会や学術論文を通じて広く発信していく．
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| Causes of Carryover |
助成金の使用は計画通りであったが，物品費や旅費の変動により多少誤差が生じた．翌年度請求分の助成金は計画通りに使用するとともに，次年度使用額はより円滑に研究活動を行うために，計算機環境の改善などに使用する．
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Research Products
(3 results)
