非同期ニューラルネットワークによるノイズ無し確率共鳴

• 研究課題/領域番号: 15K21561
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ソフトコンピューティング; 生命・健康・医療情報学
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 保坂 亮介 福岡大学, 理学部, 助教 (80569210)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 確率共鳴 / 非同期ニューラルネットワーク / 興奮抑制バランス / 学習 / 非同期神経回路 / 相関 / パワースペクトル / ノイズ / カオス / STDP学習 / Izhikevich / 雑音 / 信号処理 / ノイズ同期 / 生体信号処理

研究成果の概要

微弱で検出が困難な信号に対し、ノイズの付加で検出を可能にする確率共鳴現象が知られている。生物の捕食等に利用される他、シュミットトリガーなど工学的にも広く応用されている。 確率共鳴では複数の検出器を独立に駆動する必要があり、通常はこれを独立ノイズの印加で実現するが、実システムでは近接した検出器に独立ノイズを印加することは困難を伴う。本研究課題では、神経生理学で発見された非同期神経回路網を応用し、ノイズなしに検出器を独立に駆動し、ノイズ無し確率共鳴を実現するための基礎的研究を行い、その有用性を確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Intended arm use influences interhemispheric correlation of β-oscillations in primate medial motor areas. (2017)
  • 著者名/発表者名: Nakajima T, Arisawa H, Hosaka R, Mushiake H.
  • 雑誌名: J Neurophysiol. 巻: 118 号: 5 ページ: 2865-2883
  • DOI: 10.1152/jn.00379.2016
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Suppression ofBeta Oscillations in the Primate Supplementary Motor Complex Reflects a Volatile State During the Updating of Action Sequences. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hosaka R, Nakajima T, Aihara K, Yamaguchi Y, Mushiake H.
  • 雑誌名: Cereb Cortex 巻: 26 号: 8 ページ: 3442-52
  • DOI: 10.1093/cercor/bhv163
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anomalous Neuronal Responses to Fluctuated Inputs (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka and Yutaka Sakai
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 92 号: 4 ページ: 042705-042705
  • DOI: 10.1103/physreve.92.042705
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神経データの因果性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保坂亮介
  • 雑誌名: システム/制御/情報 巻: 59 ページ: 330-335
  • 査読あり
• [学会発表] サル運動野のLFPシータパワーの増加は運動の記憶を反映する (2017)
  • 著者名/発表者名: 保坂亮介, 渡邉秀典, 中島敏, 虫明元
  • 学会等名: 日本生理学会大会
  • 発表場所: 浜松
  • 年月日: 2017-03-28
• [学会発表] Strange neuronal responses to fluctuated inputs (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: International conference on mathematical neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] On Modeling Postsynaptic Potentials of Plastic Neural Networks (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: NOLTAソサイエティ大会
• [学会発表] Increased LFP theta power reflects memorization of movement in primate motor areas (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Hidenori Watanabe, Toshi Nakajima, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: Neural Oscillation Conference
• [学会発表] Bistability generates highly irregular spike trains with weakly fluctuated inputs (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: Computational neuroscience meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Emergent oscillatory activities of plastic neural networks (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: International symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: 湯河原
  • 年月日: 2016-11-26
  • 国際学会
• [学会発表] Bi-stable states allow neurons to generate highly irregular spike trains with weakly fluctuated inputs (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: SfN Annual Meeting
  • 発表場所: アメリカ・サンディエゴ
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] Complementary contribution of beta and high-gamma oscillations for updating motor plan in the primate supplementary motor complex (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: FENS
  • 発表場所: デンマーク・コペンハーゲン
  • 年月日: 2016-07-02
  • 国際学会
• [学会発表] Highly irregular spike trains generated from weakly fluctuated inputs (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: 電子情報通信学会 総合大会
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Highly irregular spike trains generated from weakly fluctuated inputs (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka
  • 学会等名: International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
  • 発表場所: HongKong City University
  • 年月日: 2015-12-01
  • 国際学会
• [学会発表] The Beta power suppression in early delay period reflects volatile state in updating action sequence in the primate medial motor complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: Society for Neuroscience Annual Meeting
  • 発表場所: Chicago
  • 年月日: 2015-10-17
  • 国際学会
• [学会発表] Optogenetically-induced seizure and longitudinal hippcampal network dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Ohsawa, Masaki Iwasaki, Ryosuke Hosaka,Yoshiaya Matsuzaka, Hiroshi Tomita, Toru Ishizuka, Eriko Sugano, Eiichi Okumura Hiromu Yawo, Nobukazu Nakasato, Teiji Tominaga, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: 日本神経化学会大会
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] サル内側運動領野のベータパワー減少は運動の更新に伴う神経表現の不安定化を反映する (2015)
  • 著者名/発表者名: 保坂亮介, 中島敏, 合原一幸, 山口陽子, 虫明元
  • 学会等名: 日本神経回路学会
  • 発表場所: 電気通信大学
  • 年月日: 2015-09-02
• [学会発表] Beta power suppression in early delay period reflects volatile state in updating action sequence in the primate medial motor areas (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Hosaka, Toshi Nakajima, Kazuyuki Aihara, Yoko Yamaguchi, and Hajime Mushiake
  • 学会等名: 日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-07-28