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A visual Attention prosthesis using biologically accurate simulations of the superior colliculus

Research Project

Project/Area Number 15F15383
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Neurophysiology / General neuroscience
Research InstitutionKyoto University (2016-2017)
National Institute for Physiological Sciences (2015)

Principal Investigator

伊佐 正  京都大学, 医学研究科, 教授 (20212805)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) VEALE RICHARD  京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2015-11-09 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥200,000 (Direct Cost: ¥200,000)
Keywords上丘 / ニューロン・シミュレーション / 視覚注意ニューロ補綴 / スパイキング・ニューロン・ネットワーク / サリエンシー・マップ / ニューラル・エンコーディング / 再生核ヒルベルト空間法 / ニューラルネットワーク / シミュレーション / 補綴 / マルコフ鎖モンテルロ / バラメータ計測
Outline of Annual Research Achievements

平成29年の主な実績はふたつあった。(1)上丘シミュレーションの現実化(細胞ひとつひとつのパラメター計測)と(2)ニューロ補綴の実践に必要なモデルの確認だった。
(実績1)上丘シミュレーションに関しては、今まで計測していたのは、回路(システム)のパラメターだった。一方、今回はニューロン一つ一つのパラメターを計測してみた。スウェーデンの共同研究をしている Kardamakis 博士からヤツメウナギの細胞のデータを譲り受け、以前使用していた進化アルゴリズム・マルコフ連鎖モンテカルロ(DE-MCMC)で Hodgkin-Huxley モデルのパラメターを計測した。その結果、ヤツメウナギの実際の細胞と同じ行動を達するモデルを作ることができた。この手法をもって、マウスの上丘のシミュレーションのニューロンのパラメターも計測した。(実績2)視覚注意のニューロ補綴は、上丘を電極で制御する研究である。電気刺激によってもたらされる神経活動のモデルは(実績1)になる。一方、ある神経活動をもたらしたいときに必要な電気刺激の計算は、(実績2)になる。そのいわゆる逆モデルを quantized Kernel Least Mean Squares(qKLMS)をもって学習させた。結果に50ms間隔で上丘シミュレーションの神経活動を、精密的に再現できた。平均は0.92、最低の相関数値は0.81だった。

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。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] タフツ大学(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] カロリンスカ研究所(スウェーデン)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] How is visual salience computed in the brain? Insights from behaviour, neurobiology and modelling.2017

    • Author(s)
      Veale R, Hafed ZM, Yoshida M
    • Journal Title

      Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci

      Volume: 372 Issue: 1714 Pages: 113-113

    • DOI

      10.1098/rstb.2016.0113

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Saliency computation in spiking circuit simulations of superior colliculus2018

    • Author(s)
      Richard Veale, Tadashi Isa, Masatoshi Yoshida
    • Organizer
      COSYNE (Computational and Systems Neuroscience)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Adaptive inverse control of superior colliculus neural activity via Kernel Least Mean Squares and a Reproducing Kernel Hilbert Space framework2017

    • Author(s)
      Richard Veale, Tadashi Isa, Masatoshi Yoshida
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spiking simulations of superior Colliculus2017

    • Author(s)
      Richard Veale, Tadashi Isa, Masatoshi Yoshida
    • Organizer
      平成29年度COI夏の研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Approximate Bayesian Computation to estimate parameters of spiking neural models of2016

    • Author(s)
      R. VEALE, T. ISA, M. YOSHIDA
    • Organizer
      北米神経科学会
    • Place of Presentation
      San Diego
    • Year and Date
      2016-11-15
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of superior colliculus parameters using data from acute slices and MCMC2016

    • Author(s)
      R. Veale, T. ISA, M. Yoshida
    • Organizer
      第39回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Year and Date
      2016-07-20
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] STDP improves speech recognition capabilities in spiking recurrent circuits parameterized via differential evolution Markov chain Monte Carlo.2016

    • Author(s)
      R Veale, M Scheutz
    • Organizer
      OCNS 2016
    • Place of Presentation
      Jeju, S. Korea
    • Year and Date
      2016-07-06
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] ホームページ

    • URL

      http://rveale.com/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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