2020 Fiscal Year Annual Research Report
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18H02713
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大泉 匡史 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (30715371)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小村 豊 京都大学, こころの未来研究センター, 教授 (80357029)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 意識 / 分離脳 / 統合情報理論 / 情報理論 / ECoG |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マカクサルをモデル動物として、統合情報理論を用いた神経活動解析から分離脳のメカニズムを解明することを目標とする。
理論・解析：昨年度に引き続き、大泉は神経ネットワークの中で統合情報量が最大となる「情報のコア」を効率的に探索するアルゴリズムを開発した。統合情報量とは、ネットワークの中で情報のやりとりの大きさの程度を測った指標である。特に今年度は昨年度と異なり、意識の生成に重要と考えられている、双方向的（再帰的）な情報のやりとりの大きさを考慮して、情報のコアを探索するアルゴリズムを新たに開発した。このアルゴリズムは、昨年度大泉らが提案したアルゴリズムを応用したもので、システムサイズに対して多項式時間のオーダーでコアの探索が可能となる。提案したアルゴリズムは、マウスのコネクトームデータに対して適用して、どのような領野が情報のコアとして抽出されるかを調べ、従来意識と関連するとされてきた領野との対応関係を調べた。この結果に関しては、複数の学会で発表した。また、現在論文を執筆中で、来年度に論文公開を目指す。
実験：昨年度に引き続き、小村はマカクサルにおける意識の分離を行動的に評価するための、行動課題やECoGデータの記録などの動物実験を行う予定であった。しかしながら、コロナ禍の影響があり、動物実験を中断せざるを得なくなった。したがって本年度は、電極まわりと計測系の改良を行った。まず電極は、皮質脳波を記録するために、個体の脳に合わせたオーダーメイド型の電極を設計し、パリレン上に白金の皿電極を仕込み、薄型かつ柔軟な電極仕様として、侵襲度を低減した。計測系は、ノイズ耐性を高めるために、計測機器から頭部に留置にするアンプまでのライン経路を変更し、信号処理をデジタル化した。疑似的に微弱なパルスを発生させて、計測するとS/N比が高くなった。
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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
今年度はコロナ禍の影響があり、動物実験に関しては中断せざるを得ず、進捗が遅れてしまった。しかしながら、動物実験を再開できた時に備えて、皮質脳波の電極と計測系の改良を行い、準備は整えている。また、理論・解析に関しては、新たな解析アルゴリズムの構築に成功することができた。これらを総合的に判断すると、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
動物実験に関してはまだコロナ禍の影響が大きくあり、残念ながら、今後も大きな進捗が期待できる状況ではない。その点を補うためにも、実際のデータだけでなく、シミュレーションデータを活用することで、離断前と離断後の神経ネットワークの解析を行い、情報のコアがどのように変化するかを調べ、実験の予測や補完を目指す研究を行うことを予定している。
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Research Products
(6 results)
