| 研究領域 | 脳の若返りによる生涯可塑性誘導ーｉＰｌａｓｔｉｃｉｔｙー臨界期機構の解明と操作 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
20H05921
|
|---|
| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
|
|---|
| 研究機関 | 工学院大学 |
|---|
研究代表者 |
金丸 隆志 工学院大学, 先進工学部, 教授 (10334468)
|
|---|
| 研究分担者 |
合原 一幸 東京大学, 特別教授室, 特別教授 (40167218)
信川 創 千葉工業大学, 情報変革科学部, 教授 (70724558)
スヴィリドヴァ ニーナ 東京都市大学, 情報工学部, 講師 (70782829)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-11-19 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
|
| 配分額 *注記 |
53,950千円 (直接経費: 41,500千円、間接経費: 12,450千円)
2024年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2023年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2022年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
|
|---|
| キーワード | 臨界期 / E-I balance / 神経回路モデル / 擬アトラクター / リザバー計算 / Force learning / 瞳孔径 / 注意 / 擬アトラクタ― / 神経回路網モデル |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
ヒトをはじめとする動物の脳の神経回路は、生後発達期に外界から受けた刺激に大きく左右される。この時期は「臨界期（critical period, CP）」と呼ばれる。さらに、脳卒中などの脳損傷後に機能回復の能力が高い一種の「臨界期」が生ずることが知られている。臨界期の開始・終了・再開のメカニズムを知り神経回路の可塑性をコントロールできれば、脳損傷後の機能回復を促進できると考えられる。
そこで本研究では、臨界期を発達期に限らず「神経回路の再編成が顕著に高い限られた時期」ととらえ直し、その開始・終了・再開のメカニズムを計算論的神経科学の観点から明らかにすることを目指す。
|
| 研究成果の概要 |
臨界期の開始・終了・再開のメカニズムを計算論的神経科学の観点から明らかにするため、E-I balanceや注意の効果を大脳皮質の層構造に取り入れたモデルを作成し、解析した。臨界期のネットワークの学習能力の評価を行うため、リザバー計算の枠組みで、「リードアウトでの回帰」および「Force learning」の二つの学習則を導入した。どちらの学習則においても、最適なE-I balance下で学習効率が最大化することが確認された。これは、E-I balanceが成立する短い期間を臨界期と見なせることを示唆している。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
神経回路モデルにおける学習では、最適なE-I balance下で学習効率が最大化することが確認された。それは、興奮性ニューロンと抑制性ニューロンの組み合わせが脳の学習性能に大きく影響するということを意味する。一方、現在のAIの基本モデルに使われるニューロンには、興奮性・抑制性の区別やE-I balanceという観点は存在しない。これら脳の臨界期から導かれた概念が従来のAIにとっても有用である可能性があるため、今後も研究を継続する必要がある。
|
