2014 Fiscal Year Research-status Report
超小規模回路網を用いた大脳皮質回路の計算論的機能解明
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25430028
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
寺前 順之介 大阪大学, 情報科学研究科, 准教授 (50384722)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 局所回路 / 脳 / 確率的推定 / 神経 / ゆらぎ / 不均一性 / 抑制 / フィードバック |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大脳皮質局所回路網において、興奮性および抑制性神経細胞間のネットワーク様式が、神経回路網の発火ダイナミクスおよび局所回路網における神経情報処理に与える影響を研究した。本年度はとくに、興奮性神経細胞間の興奮性シナプス後電位（Excitatory post-synaptic potential, EPSP）の振幅相関と、結合の非対称性が引き起こす発火状態の不安定性について研究を行い、これらの興奮性神経細胞間の相関に基づく発火不安定性が、興奮性神経細胞群への抑制性神経細胞群からの入力によって安定化されうることを示した。特に重要なことは、抑制性神経細胞群からの抑制性シナプス後電位（Inhibitory post-synaptic potential, IPSP）の振幅が、対数正規分布を含むロングテール分布に従うという性質が、発火状態の安定化に極めて重要な役割を果たしていることを見出したことであり、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞の相互の結合不均一性の統合的理解が重要な事を明らかにした。
さらに、比較的おおきなゆらぎをともなう感覚神経細胞からの入力について、興奮性神経細胞群とfeedback inhibition型の抑制性入力を与える抑制性神経細胞群との超小規模ネットワークを構成単位とする回路網によって、入力の確率的推定が生物学的に妥当な神経細胞モデルによって可能なことを発見することに成功した。
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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
大脳皮質神経回路網において、興奮性神経細胞と抑制性神経細胞の小規模回路網がもつ、安定性や同期特性などのダイナミックは特性を解明し、さらにそれらの超小規模回路網がもつ計算論的な意味合いについても部分的に明らかにし始めることに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
抑制性神経細胞との関係に加え、さらに興奮性神経細胞集団間の超小規模回路構造に着目する。具体的には、興奮性神経細胞間のネットワークが持つクラスタ性などを考慮に入れた少し大きめのネットワークモチーフを対象にして、その構造によって細胞集団の動的特性が、推定問題等の計算論的な課題に与える影響を解明する。とくに、超小規模回路構造と自発活動との関連に重点を置き、その機能的役割を解明する。
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| Causes of Carryover |
平成26年度研究が準量に進展したため、研究成果の国際会議発表と国内外の研究者との発展的な議論が特に重要となり、平成27年度分からの前倒し使用を行ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成26年度に得られた研究成果の国際会議等での報告を引き続き行うとともに、当初本年度研究に計画していた成果発表等にも適宜充当して使用する。
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