スニッフィングリズム制御による匂い情報表現の多形化

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25330345
• Research Institution: Tohoku Gakuin University
• Principal Investigator: 牧野 悌也 東北学院大学, 教養学部, 准教授 (90250844)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 嗅覚システム / 神経ネットワーク / 情報表現 / 匂いコーディング / 時空間パターン

Outline of Annual Research Achievements

スニッフィング sniffingとは哺乳類が匂いをくんくんと嗅ぐ行動である．スニッフィングは随意運動でありそのリズムは行動コンテキストに応じて意識的に制御されている．嗅覚情報処理ネットワークである嗅球／梨状皮質の神経細胞がスニッフィングリズムに同期した活動を示すことは古くから知られてきた．これまで，嗅覚における計算論的研究においてリズム入力を匂い情報表現に利用したモデルは存在するが，リズムの意識的制御が匂い情報表現にとってどのような機能的・認知的意味を持つかは議論されていない．本研究では，スニッフィングリズム制御を，匂い情報を異なる分解能でとらえるためのアクティブな活動と捉え，システム自身が生成する時間的リズムを積極的に利用し匂いの情報表現を多形化するモデルを提案・構築する．
H26年度はH25年度に構築したIzhikevich神経モデルを複数準備し，すべてにスニッフィングリズムに同期した閾値下のバイアス入力を導入し，匂い入力パターンと入力強度を様々に設定し，同時シミュレーション下での各神経モデルの発火タイミングパターンを検討し，基本的に単体モデルから予測される時空間的活動パターンが出力されることを確認した．さらにスニッフィングリズムを模したバイアス入力の波形を変えることで，スニッフ中の時空間パターンをある程度まで制御できることを確認した．これはH25年度に予測した，ネットワークとしての発火順序を保存しながら情報表現の時間的特性を自由に制御可能であること，を確認できたことになる．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画に即して，ネットワークシミュレーションにより，匂い情報表現の多形性制御をスニッフィングリズム変調により可能であることが確認できたため．

Strategy for Future Research Activity

当初の予定通り，H27年度以降は，高次ネットワークモデルとトイモデル構築を進めて行く．

Causes of Carryover

成果発表に関わる点で多少の遅れがあったため，次年度執行に回した．

Expenditure Plan for Carryover Budget

繰り越し分は早急にこれらを執行し，当初予定通りH27年度分の予算も執行する予定である．