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動的素子のネットワークに於ける環境に対する適応メカニズムの研究

Research Project

Project/Area Number 20033012
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

青柳 富誌生  Kyoto University, 情報学研究科, 講師 (90252486)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 津田 一郎  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10207384)
Project Period (FY) 2008 – 2009
Project Status Completed (Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥9,500,000 (Direct Cost: ¥9,500,000)
Fiscal Year 2009: ¥4,700,000 (Direct Cost: ¥4,700,000)
Fiscal Year 2008: ¥4,800,000 (Direct Cost: ¥4,800,000)
Keywords神経科学 / 脳 / 環境 / リズム現象 / 情報量最大化 / リミットサイクル / カオス
Research Abstract

動物が外部環境に応じて高度な適応能力を発揮するのは、外部環境の情報をモニターしながら次の行動を決定し、能動的に環境に働きかけることが本質にある。それを可能にしている神経系や粘菌・歩行などの生体系では、しばしば振動的リズムが重要な運動の基本的要素である。その観点で、可塑的ネットワーク力学系に関して以下の3つの研究を行った。最初の研究は、周期発火しているニューロン集団を考え、その発火状態により結合強度が変化していく状況を非常に一般的な枠組みで解析した。このような系は神経活動が結合変化の影響を受ける一方、神経活動に依存して結合もまた時間変化することで多様な振る舞いを示す。解析の結果、3つの典型的な挙動を示すことがわかった。系の持つ機能性に関してヘッブ的な学習ルールの場合は二値記憶と同等の記憶能力があり、STDP的な学習ルールではいろいろなタイミングや時間的シーケンスが記憶可能であることを示している。位相応答曲線は上記の様な振動的ダイナミクスをもつ力学系の特性を決定する重要なものであり、これを実験的に計測することは縮約した力学系を直接実験的に計測することに相当する。そのため、近年様々な系に対して位相応答特性を計測することが行われている。2番目の研究では、位相応答関数を理論的な揺らぎに対する系の応答特性を用いて計測する手法を開発した。この手法は、従来法に比べ周期の揺らぎに強く、実験もより簡単に行うことが可能である。最後に、位相勾配に従い移動する振動子が2次元平面上において相互作用している系に関しても研究を行った。結果は、実際に粘菌で観測されている実験事実とも符合するダイナミクスが観測された。

Report

(2 results)
  • 2009 Annual Research Report
  • 2008 Annual Research Report
  • Research Products

    (78 results)

All 2010 2009 2008 2007

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (60 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] 結合強度が変化する位相振動子ネットワークの自己組織化2009

    • Author(s)
      青木高明, 青柳富誌生
    • Journal Title

      電子情報通信学会技術研究報告 vol.458, no.1

      Pages: 103-108

    • NAID

      110008004256

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      Pages: 13-18

    • NAID

      110007360363

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      Pages: 97-102

    • NAID

      110007504856

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      Takaaki Aoki, Toshio Aoyagi
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      Pages: 11-16

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      10026051265

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      10026051272

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      Masaki Nomura, Daisuke Ito, Hiroki Tamate, Kazutoshi Gohara, Toshio Aoyagi
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      10026051265

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      Takuma Tanaka, Takaaki Aoki, and Toshio Aoyagi
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      10026051272

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      Takuma Tanaka, Toshio Aoyagi
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      Pages: 898-907

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      日本物理学会 第65回年次大会
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      青木高明, 青柳富誌生
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      2009-09-18
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      名古屋
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      野村真樹、伊東大輔、玉手宏基、郷原一壽、青柳富誌生
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      野村真樹、伊東大輔、玉手宏基、郷原一壽、青柳富誌生
    • Organizer
      第6回CREST領域内研究報告会
    • Place of Presentation
      豊中
    • Year and Date
      2009-03-11
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    • Author(s)
      Takaaki Aoki. Toshio Aoyagi
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      Cosyne 2009
    • Place of Presentation
      Salt Lake City
    • Year and Date
      2009-02-26
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    • Author(s)
      青柳富誌生
    • Organizer
      リズム現象の研究会IV
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-01-26
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    • Author(s)
      青木高明、青柳富誌生
    • Organizer
      リズム現象の研究会IV
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2009-01-24
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      Daisuke Ito, Hiroki Tamate, Masaki Nomura, Toshio Aoyagi and Kazutoshi Gohara
    • Organizer
      Society for Neuroscience 38th annual meeting
    • Place of Presentation
      Washington, DC
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      2008-11-19
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      田中琢真, 青柳富誌生
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      第66回形の科学シンポジウム
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      京都
    • Year and Date
      2008-10-31
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      野村真樹, 伊藤大輔, 玉手宏基, 郷原一壽, 青柳富誌生
    • Organizer
      第66回形の科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      京都
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      2008-10-31
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      青柳富誌生
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      第66回形の科学シンポジウム
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      京都
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      2008-10-31
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      つくば
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      2008-09-26
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      青木高明、青柳富誌生
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      日本神経回路学会第18回全国大会
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      つくば
    • Year and Date
      2008-09-25
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      田中琢真、金子武嗣、青柳富誌生
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      日本神経回路学会第18回全国大会
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      つくば
    • Year and Date
      2008-09-25
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      青木高明, 青柳富誌生
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      日本物理学会2008年秋季大会
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      2008-09-22
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      太田絵一郎, 野村真樹, 青柳富誌生
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      日本物理学会2008年秋季大会
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      盛岡
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      2008-09-22
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      2008-07-11
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      田中琢真、金子武嗣、青柳富誌生
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      第31回日本神経科学大会
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    • Author(s)
      青柳富誌生
    • Total Pages
      1080
    • Publisher
      丸善
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      青柳富誌生
    • Total Pages
      288
    • Publisher
      東大出版
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Published: 2008-04-01   Modified: 2018-03-28  

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