2018 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, 講師 (00733510)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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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，視床に置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い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30年度は，研究計画にしたがい，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，構築した神経回路網モデルにおける神経細胞の振る舞いが実際の神経細胞の自発活動の性質を再現可能かどうかを評価した．具体的には，神経活動のスパイク統計量を比較することで評価を行った．構築した神経回路網の振る舞いは，シナプス結合強度や回路網構造，シナプス結合強度の分布などの様々なネットワーク統計量によっても大きく変化するため，これらネットワーク統計量によって，構築した神経回路網モデル内の神経活動のスパイク統計量がどのように変化するのか，その傾向についての解析を行った．その結果，実際の神経細胞の自発活動の性質を再現することのできる神経回路網モデルを構築できた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
平成30年度は，研究計画にしたがい，ラットのバレル皮質第4層の神経回路網の構築を行ったが，想定していた結果が得られず，モデルの再検討が必要となった．加えて，職位に変更があり，学内業務などが大幅に増加したことで，助教時に想定していたエフォートの確保が困難になったため，研究計画から遅れることとなった．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は，平成28年度に構築した各運動の特徴により異なる振る舞いをする視床の細胞の出力を平成29-30年度にかけて構築した実際の神経細胞の自発活動を再現可能なバレル皮質第4層の回路網モデルに対し与え，これら神経活動とヒゲからの入力の情報量を計算することにより，バレル皮質第4層の回路網の入力の再構成能力の評価を行う．また，視床の神経細胞の構成を変えることにより，どのような条件において，バレル皮質第4層の回路網の入力の再構成能力が最適化されるのかについても評価を行う．
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| Causes of Carryover |
平成30年度は，研究計画にしたがい，ラットのバレル皮質第4層の神経回路網の構築を行ったが，想定していた結果が得られず，構築モデルの再検討が必要となった．加えて，職位に変更があり，学内業務などが大幅に増加したことで，助教時に想定していたエフォートの確保が困難になったため，研究計画から遅れることとなった．その結果，従来想定してよりもバックアップするべきデータが少なく，現状ではその分のバックアップサーバーを必要としなかった．これにより，論文投稿にも至っていない．次年度は引き続き計画通り研究をすることでデータ量が膨大となるため，当初の計画通り，バックアップのためのストレージやNASなどの購入や論文投稿料として使用予定である．
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