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聴覚的クラスターを抽出・再構成できる神経基盤の解明とその工学的応用

Research Project

Project/Area Number 09J08943
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Intelligent mechanics/Mechanical systems
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

野田 貴大  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2009 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords音脈分凝 / 聴覚野 / ラット / 覚醒下多点同時計測 / 局所電場電位 / 位相同期 / 心理物理曲線 / 多点同時記録 / 剣山型刺入電極 / 行動学的識別課題 / 神経活動の試行間ばらつき / 脳模倣型音識別器
Research Abstract

本年度は,聴覚的クラスターの抽出・再構成に関わる生理学的な知見の取得・体系化と,神経ネットワークモデルの構築による数理モデルの提案,を実現するために,発展的な神経活動計測手法の開発と,実際に得られた神経データに基づく機能的ネットワークモデルの構築を行った.具体的には,覚醒下のラット聴覚野から局所電場電位や発火電位を多点同時計測する実験系を構築した.そして,音脈を誘発する音系列に対する,神経集団の協調的な活動パターンを抽出し,それとヒトで知られる心理物理学的挙動との関係を調べた.音脈が分かれて聴こえる条件ほど,分凝音脈の周波数に選択的な神経集団同士が,より同期的に活動する傾向にあった.さらに,そのような条件では,局所電場電位にもとづく振動活動の特定の位相で,神経細胞の発火活動が生じやすいことが分かった.このことは,音脈が分かれて聴こえる条件ほど,そうでない条件にくらべ,神経集団の同期活動が音に微調整するようになり,また,音刺激に対する神経活動の出力が,より高い時間精度と周期性をもつことを意味する.前年度までは,麻酔下の神経活動計測による音脈分凝との神経相関を評価してきたが,麻酔は,神経活動を抑制性に修飾する可能性があるため,その神経活動は実際の知覚に関わる活動と少し異なる可能性がある.本年度は,覚醒下で多点同時計測を可能にすることで,実際の音の知覚に関わる神経集団の活動を評価できた点に意義がある.本研究で得られた生理学的知見は,これまでほとんど知られていなかった,神経集団の協調的活動による,音脈の様な複雑な音響刺激の知覚表現の一端を明らかにした点で,重要である.最後に,このような特徴的な神経集団間の同期的活動から機能的ネットワークを構成し,ネットワーク理論における特徴量として,神経活動を評価した.このことで,工学的に応用可能な数理モデルの下地を作り,脳模倣型音識別モデルの枠組みを構築した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

実験によるデータの取得,それに基づく知の体系化にまで至ったが,数理モデルの構築においては,十分に進んでいるとは言えない.そのようなことから,おおむね研究は進展しているが,完全に計画通りとはいえない.

Strategy for Future Research Activity

これまでの研究成果を,生理学の分野から工学の分野へ昇華する.データに基づいたモデルであるが,実際に工学的に応用可能であるモデルでもあるというすり合わせを,これまでの類似研究の知見を参考に調整する.

Report

(3 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • 2009 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2011 2010 2009 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Piezo-driven vibrating insertion device for microelectrode array2011

    • Author(s)
      Takahiro Noda, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi
    • Journal Title

      Electronics and Communications in Japan

      Volume: 94 Pages: 37-46

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 音脈形成に関わる聴覚野の機能的ネットワークの特徴と下部構造2011

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Journal Title

      平成23年電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集

      Pages: 1003-1008

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Journal Article] 原始的音脈分凝に関する聴皮質の神経同期性に基づいた特徴的なネットワーク構造2011

    • Author(s)
      野田貴大, 横田亮, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Journal Title

      生体医工学

      Volume: 49(CD-ROM)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Journal Article] 聴皮質における音脈分凝に関わる神経集団間の位相同期性2010

    • Author(s)
      野田貴大, 横田亮, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Journal Title

      第25回生体・生理工学シンポジウム論文集

      Pages: 47-50

    • NAID

      10026683383

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] 音脈分凝における聴皮質の同期的神経活動2010

    • Author(s)
      野田貴大, 横田亮, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Journal Title

      日本音響学会 聴覚研究会資料

      Volume: 40 Pages: 777-782

    • NAID

      40021218400

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Journal Article] 聴皮質における音脈生成の生理学的基盤2009

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Journal Title

      電気学会研究会医用・生体工学研究会MBE-09-025

      Pages: 13-18

    • NAID

      10026378201

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 聴覚野における音脈分凝に関わる同期的神経活動に基づくネットワークの大域的性質とその下部構造2011

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神奈川
    • Year and Date
      2011-09-17
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 音脈形成に関わる聴覚野の機能的ネットワークの特徴と下部構造2011

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      電気学会C部門大会
    • Place of Presentation
      富山
    • Year and Date
      2011-09-07
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 原始的音脈分凝に関する聴皮質の神経同期性に基づいた特徴的なネットワーク構造2011

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      第50回日本生体医工学会大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2011-04-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 音脈分凝における聴皮質の同期的神経活動2010

    • Author(s)
      野田貴大, 横田亮, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      日本音響学会 聴覚研究会
    • Place of Presentation
      豊橋技術科学大学(愛知県)
    • Year and Date
      2010-11-26
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Neural synchrony within the auditory cortex for auditory stream segregation2010

    • Author(s)
      T.Noda, R.Yokota, R.Kanzaki, H.Takahashi
    • Organizer
      The 40th Society for Neuroscience Annual Meeting
    • Place of Presentation
      San Diego Convention Center (U.S.)
    • Year and Date
      2010-11-16
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 聴皮質における音脈分凝に関わる神経集団間の位相同期性2010

    • Author(s)
      野田貴大, 横田亮, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      第25回生体・生理工学シンポジウム
    • Place of Presentation
      岡山大学大学院保健学研究科(岡山県)
    • Year and Date
      2010-09-23
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 音脈分凝に関わる聴皮質の刺激同期性2010

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      第33回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • Year and Date
      2010-09-03
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 交替音系列に対する聴皮質の特徴的な生理応答2009

    • Author(s)
      野田貴大, 神崎亮平, 高橋宏知
    • Organizer
      第32回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2009-09-18
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Auditory stream segregation : Time-frequency filtering and response variability in the auditory cortex2009

    • Author(s)
      T.Noda, R.Kanzaki, H.Takahashi
    • Organizer
      Neuroscience 2009, The Society for Neuroscience annual meeting
    • Place of Presentation
      McCorroick Place, Chicago
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.brain.rcast.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.brain.rcast.u-tokyo.ac.jp/

    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2009-04-01   Modified: 2024-03-26  

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