2017 Fiscal Year Annual Research Report

自発的かつ柔軟な同期状態遷移を実現する脳神経ネットワーク構造と非線形性の解明

Publicly Offered Research

Project Area	Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
Project/Area Number	16H01607
Research Institution	University of Toyama
Principal Investigator	上田肇一富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (00378960)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords	数理モデル / 脳波 / アトラクター
Outline of Annual Research Achievements	1. 数理モデル作成によるてんかん発作抑制法の提案 (1)てんかん発作の予兆の解明(2)てんかん発作の抑制手法の提案に関する課題に取り組んだ。(1)に対しては，ニューロン－グリア間相互作用を考慮した数理モデルに対する数値実験を行い，長周期の細胞外カリウム振動がニューロンの異常発火を発生させる原因となっていることを示唆する結果を得た。この結果を基に，細胞外カリウムの振動を消去することによって，てんかん発作を抑えることが可能になるという仮説を立てた。(2)に関しては，細胞外カリウムの時間周期振動を消去する刺激印加法を提案した。数理モデルに対する数値実験を行い，磁気刺激を想定した外部刺激を印加することにより細胞外カリウム振動を消去することに成功した。単発刺激印加では，振動を消去するためには精密な印加タイミングや強度の制御が必要であるが，連続刺激印加により，刺激開始のタイミングに依存せず，広いパラメータ領域において振動が消去可能であることを数値シミュレーションによって示した。 2. 柔軟なアトラクター遷移を実現する神経ネットワークモデルの作成外部からの刺激入力の変化に応じて脳波の同期領域が柔軟に変化することが知られている。そのような柔軟な状態遷移（アトラクター遷移）を実現するための数理的条件の解明を試みた。神経ネットワークの興奮・抑制ネットワークの構造と神経ダイナミクスが有する非線形性に着目し，ネットワークの切断や入力情報の変化が生じた際に新たな状態に確実に遷移するための条件を示した。
Research Progress Status	29年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	29年度が最終年度であるため、記入しない。