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2015 Fiscal Year Annual Research Report

神経回路網の符号分布図

Research Project

Project/Area Number 25630176
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

田村 進一  大阪大学, その他部局等, 名誉教授 (30029540)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords培養神経回路網 / 知能回路原理 / スパイク波 / 多重通信 / 脳型情報処理 / 符号分布
Outline of Annual Research Achievements

wetな実験と並行して,不応期と神経素子特性の”ゆらぎ”を入れたアナログ的シミュレーションを行なった.結果としてスパイク波と名付けた波動が描出された.
符号スペクトル:スパイク列中の長さ8までの各種符号成分(符号スペクトル)のシミュレーションと対応させることにより,逆問題として不応期や重み分布が推定できた.
スパイク列識別・通信:複数特定の受信神経における発火パターンに,単純でより実在可能性の高い時間的側抑制型Laplacian Gaussianフィルタ列による学習識別を適用したところ,いずれも25×25神経回路モデル上で,神経細胞の出力遅延および不応期の揺らぎの大きさによるが,数~数十回の学習後,ほぼ100 %の認識率で,遠隔9種信号源を識別することが出来た.これは、障害物などがあっても空中を音波が伝搬してくれば耳だけで音源の様子(どこで何が起きたか、など)が分かることに相当する.これは従来,暗黙の内に仮定されていた神経情報伝達における局所経路・特定経路思考を否定する重要な発見である.
我々はスパイク列の解析を進めてきた.それが幸いして,神経細胞が(学習・処理などの機能は省き)多くの時間は多重通信におけるスパイク波の受動的伝搬媒体に過ぎないことが分かった.またこの際,神経特性の揺らぎが通信の安定化に寄与していることが分かった.
培養神経における通信:これに対応して,培養神経細胞に対して8×8マルチ電極の特定2か所の一方から電気刺激を行い,各電極の受信スパイク列のInterval値列に違いが出てくるかどうかDTW法で判定を行った.この結果,いくつかの電極で観測されたスパイク列は刺激電極の違いに対して有意な差があった.すなわち,2対1通信が可能であることが分かった.

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Variance of spatiotemporal spiking patterns by different stimulated neurons in cultured neuronal networks2016

    • Author(s)
      Yoshi Nishitani, Chie Hosokawa, Yuko Mizuno-Matsumoto, Tomomitsu Miyoshi, Hajime Sawai, and Shinichi Tamura
    • Journal Title

      International Journal of Academic Research and Reflection

      Volume: 4 Pages: 11-19

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Simulation of code spectrum and code flow of cultured neuronal networks2016

    • Author(s)
      Shinichi Tamura, Yoshi Nishitani, Chie Hosokawa, Tomomitsu Miyoshi, Hajime Sawai
    • Journal Title

      Computational Intelligence and Neuroscience

      Volume: ID7186092 Pages: 1-12

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spike code flow in cultured neuronal networks2016

    • Author(s)
      Shinichi Tamura, Yoshi Nishitani, Chie Hosokawa, Tomomitsu Miyoshi, Hajime Sawai, Takuya Kamimura, Yasushi Yagi, Yuko Mizuno-Matsumoto, Yen-Wei Chen
    • Journal Title

      Computational Intelligence and Neuroscience

      Volume: ID7267691 Pages: 1-11

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Multiplex Communication with Synchronous Shift and Weight Learning in 2D Mesh Neural Network2015

    • Author(s)
      Takuya Kamimura, Yasushi Yagi, Shinichi Tamura, Yen-Wei Chen
    • Journal Title

      Automation, Control and Intelligent Systems

      Volume: 3 Pages: 63-70

    • DOI

      10.11648/j.acis.20150305.11

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 神経スパイク波伝播と発信源識別2016

    • Author(s)
      佐久間俊,西谷陽志,水野(松本)由子,田村進一
    • Organizer
      第11回 日本感性工学会春季大会G11-3
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2016-03-26 – 2016-03-27
  • [Presentation] 神経回路網のスパイク波の可視化と重み係数の変化による情報経路の解析2015

    • Author(s)
      佐久間俊,西谷陽志,水野(松本)由子,田村進一
    • Organizer
      第45回日本臨床神経生理学会学術大会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2015-11-05 – 2015-11-07
  • [Presentation] Base of brain intelligence: Information flow in cultured neuronal networks and its simulation on 2D mesh network2015

    • Author(s)
      Shinichi Tamura, Yoshi Nishitani, Chie Hosokawa, Yuko Mizuno-Matsumoto, Yen-Wei Chen
    • Organizer
      11th International Conference on Natural Computation (ICNC 2015), Invited Session on Intelligent Signal and Image Processing
    • Place of Presentation
      Zhangjiajie (中国)
    • Year and Date
      2015-08-15 – 2015-08-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spike code and information flow in cultured neuronal networks and its simulation on 2D mesh network2015

    • Author(s)
      Shinichi Tamura, Yoshi Nishitani, Chie Hosokawa, Yuko Mizuno-Matsumoto
    • Organizer
      2015 IEEE 7th Int’l Conf. on Cybernetics and Intelligent Systems (CIS) and IEEE Conf. on Robotics, Automation and Mechatronics (RAM)
    • Place of Presentation
      Angkor Wat (Cambodia)
    • Year and Date
      2015-07-15 – 2015-07-17
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 株式会社NBL研究所の研究業績資料リスト

    • URL

      http://www.nbl-technovator.jp/NBL_Tech/files/paper_list.pdf

URL: 

Published: 2017-01-06  

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