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脱抑制ネットワークのカオス的遍歴ダイナミックスによる情報処理

研究課題

研究課題/領域番号 16650042
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 感性情報学・ソフトコンピューティング
研究機関北海道大学

研究代表者

津田 一郎  北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10207384)

研究分担者 行木 孝夫  北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (40271712)
藤井 宏  京都産業大学, 工学部, 教授 (90065839)
研究期間 (年度) 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
キーワード興奮性GABA / カオス的遍歴 / 遍歴ダイナミックス / アトラクターダイナミックス / ニューラルネットワーク / 連想記憶モデル
研究概要

近年、抑制性ニューロンの典型であると考えられていたGABAニューロンに興奮性の作用があることが数々の実験データによって示されている。いわゆる興奮性GABAは二つのタイプがある。一つは従来から知られていた未成熟脳における興奮性GABAニューロンの存在に関するものである。しかし、成熟脳においてもGABAニューロンは興奮性になることがあるのはいかなる機構によるのか、またその機能はいかなるものであるかについてはまだ十分な理解が得られていない。
申請者たちはその分子機構によらない巨視的な機能に着目し、GABAの作用によってニューラルネットのダイナミックスの変化を連想記憶型のモデルに関して調べた。その結果機能に関する一つの仮説を提出した。GABAが抑制性に作用するときは連想は動的になり、遍歴的なダイナミックスが生成されるが、GABAが興奮性に変化したときにアトラクターダイナミックスが現れ連想状態は固定化する。ダイナミックスはカオス的であるがそれがミルナーアトラクター崩壊後の記憶痕跡を経巡る型のカオス的遍歴であるかどうかは決定できていない。その機能として次の仮説を提案した。脳の高次情報であるカテゴリー情報や注意の情報がトップダウン的にGABAニューロンに降りてくると、GABAニューロンが錐体細胞層を抑制的に刺激することで記憶のダイナミックスはいったんはダイナミックになり記憶間をサーチする状態になる。次にGABAニューロンが錐体細胞層を興奮的に刺激することによって記憶ダイナミックスはアトラクター型に変化し急速に一つの記憶状態に収束する。このとき、この記憶状態に対するバイアスがあると他の記憶状態の実現確率は低下し、その記憶状態の出現確率を格段に上げることが可能になる。このように興奮性GABAは記憶ダイナミックスの状況に依存した効果的な変化に中心的な役割を果たし得るという仮説を提案した。

報告書

(1件)
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2004

すべて 雑誌論文 (7件)

  • [雑誌論文] A Complex Systems Approach to an Interpretation of Dynamic Brain Activity I : Chaotic itinerancy can provide a mathematical basis for information processing in cortical transitory and nonstationary dynamics2004

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science 3146

      ページ: 109-128

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A Complex Systems Approach to an Interpretation of Dynamic Brain Activity II : Does Cantor coding provide a dynamic model for the formation of episodic memory?2004

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science 3146

      ページ: 129-139

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Itinerant Dynamics of Class I^* Neurons Coupled by Gap Junctions2004

    • 著者名/発表者名
      H.Fujii
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science 3146

      ページ: 140-160

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Chaotic itinerancy is a key to mental diversity Response paper to Continuing Commentary by G.Kampis, "Complexity is a cue to the mind"2004

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 雑誌名

      Behavioral and Brain Science 27

      ページ: 585-602

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional Relevance of 'Excitatory' GABA Actions in Cortical Interneurons : a Dynamical Systems Approach2004

    • 著者名/発表者名
      H.Fujii
    • 雑誌名

      J.of Integrative Neuroscience 3

      ページ: 183-205

    • NAID

      120000959814

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Prologue-The Work of the Late Professor Gen Matsumoto2004

    • 著者名/発表者名
      K.Aihara
    • 雑誌名

      J.of Integrative Neuroscience 3

      ページ: 111-113

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Neocortical gap junction-coupled interneuron systems may induce chaotic behavior itinerant among quasi-attractors exhibiting transient synchrony2004

    • 著者名/発表者名
      H.Fujii
    • 雑誌名

      Neurocomputing 58-60

      ページ: 151-157

    • NAID

      120000956574

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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