2018 Fiscal Year Annual Research Report
A Mathematical Model for the Neuro-information Mechanisms of Complex Visual Hallucinations
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17H01794
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
津田 一郎 中部大学, 創発学術院, 教授 (10207384)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奈良 重俊 岡山大学, 自然科学研究科, 特命教授 (60231495)
山口 裕 福岡工業大学, 情報工学部, 助教 (80507236)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 複合型視覚性幻覚 / 機能分化 / 自己再組織化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レビー小体型認知症患者やパーキンソン病患者に共通にみられる複合型視覚性幻覚の神経機構解明を目指す数理モデルを構築することを目的としている。着目する点は注意機構の欠損と視覚野と前頭葉を結ぶ長距離神経経路の欠損である。注意機構に関しては既に数理モデルを構築しているので、長距離神経経路の欠損がいかにして幻覚を生むかに関する研究をしている。三つのアプローチを考えている。１．自己再組織化の失敗によるもの。２．欠損を補うニューロン新生などによる感覚ニューロンの分化・未分化によるもの。３．前頭葉・側頭葉・視覚野の連合の欠損によるもの。それぞれについて簡単に以下記述する。
１．いったん学習したネットワークの一部を欠損させ再組織化を行うと、以前より結合強度が異常に高くなるネットワークが出現する。現在、その条件を細かく調べている。
２．異種感覚入力のもと、リカレントネットワークを間違った応答が最小化するように進化ダイナミクスによって学習させると、それぞれの入力に対応する感覚ニューロンが分化するとともに未分化のニューロンも組織化されることが分かった。この未分化のニューロンと幻覚が関係がある可能性が示唆された。
３．三層ニューラルネットにおいて、視覚野・前頭葉結合の一部を欠損させ入力視覚情報が乏しくさらにその処理機能に関し視覚機能的に単純な処理しかできない状況を設定し，そのもとで制御機能としては不良設定問題とみなされるような課題を遂行すると、モデル側頭葉に視覚幻覚様の出力が現れることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前頭葉・視覚野・側頭葉の三層ニューラルネットワークモデルにおいて、視覚野・前頭葉の結合を部分的に欠損させることによって、側頭葉に視覚幻覚様のパタンが現れることを発見した。さらに、リカレントニューラルネットにおいて進化的な学習を行うことで視覚ニューロン、聴覚ニューロンが分化することを見出し、さらに未分化のニューロンの存在が明らかになり、未分化ニューロンが幻覚と関係する可能性が示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．自己再組織化の失敗によるものに関して
部分欠損の大きさと再組織化の時の学習の度合いを定量化し、どの程度の欠損ならば応答が正常に保たれるかを検討する。
２．欠損を補うニューロン新生などによる感覚ニューロンの分化・未分化によるものに関して
未分化のニューロンの性質を調べ、そのネットワークと分化ニューロンのネットワークの構造と結合強度の関係に応じて正常応答か異常応答のいずれになるかを調べる。
３．前頭葉・側頭葉・視覚野の連合の欠損によるものに関して
幻覚様の出力が起こるネットワーク条件を詳細に調べる。
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