2014 Fiscal Year Annual Research Report
生体神経回路網とファジィパターン識別法による学習システム
| Project/Area Number |
24300091
|
|---|
| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
|---|
Principal Investigator |
工藤 卓 関西学院大学, 理工学部, 教授 (10344110)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
|
| Keywords | ファジィ推論 / 神経工学 / MEA / 分散培養 / 履歴効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
神経回路網メモリ効果の特性を詳細に解析し，発現した現象の細胞生物学的メカニズムを探求した．印加された２連続刺激の刺激間隔が，自発的に活動しているネットワークバーストの間隔に保持されるという「タイミングメモリー」というべき現象を見出し，記憶可能な刺激間隔の長さは，刺激応答の履歴持続時間と関連があることを示唆した．
さらに，自己組織化マップを用いて，SOM出力層における勝者ユニットの分布を解析した結果，特定の入力に対し特定の応答パターンを分離して再現良く発現し，誘発応答による神経活動パターンは自発性活動電位のパターンとほぼ一致するパターンを含むことを示した．また，自発性活動パターンは豊富なパターンレパートリーを含有し，そのレパートリーに類似した特定のパターンの1つ（サブセット）が電流刺激によって，誘発される確率が上昇しているのではないかという仮説を導いた．
Ca2+イメージングで局所的なネットワークにおける細胞間の情報伝搬を計測し,細胞外多点計測系では広範囲のネットワーク動態を計測した.大局的なネットワークで見られたネットワークバーストは局所ネットワーク内の一部の細胞におけるCa2+イベントと同期 しており,サイズの異なるネットワーク間での相関性が明らかになった.この結果から神経回路網に於けるバースト活動によるメモリ効果と自発性Ca2+イベントの関連性が示唆された．
これらの結果は論文1報と論文に准ずるproceedings多数として発表した．現在更に実験と解析を加えて，複数の論文誌に投稿準備中である．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画では神経回路網メモリの特性を更に詳細に解析すると共に自己組織化マップによるパターン解析手法を発展させる予定であったが，これらはほぼ達成されている．また，Ca2+イベントのネットワークパターンと自発性バースト活動の相関性も解析し，ネットワークにおける自発性の現象とメモリ機能の相関性の考察に至っており，概ね予定通りに進行していると言える．
|
| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、簡略ファイジィ推論と自己組織化マップを融合したファジィSOMを発展させ，之れまで見出してきた神経回路網メモリー現象をより定量的に記述する．また，自発性神経活動の刺激誘発応答への影響を明らかにする．また本年度の研究成果を発展させ，複数の論文にまとめる．
|
| Causes of Carryover |
3月に購入予定だった計測用の複数の電子部品が在庫切れで入手できず，実験用の電子回路を完成させることができなかったため，次年度に部品が入手でき次第実験回路を組み上げるように変更した．之れに用いる材料費を次年度に持ち越すこととした．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
部品が入手可能となったら繰り越した費用をこの材料代に充て，電気生理学用の補助実験回路を組み上げて速やかに実験を行う．
|
