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出現確率の高い回路による単純で人間的な内的表現

研究課題

研究課題/領域番号 16K16123
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
研究機関滋賀大学

研究代表者

田中 琢真  滋賀大学, データサイエンス学部, 准教授 (40526224)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード大脳皮質 / 情報理論 / ダイナミクス / 神経回路 / 運動野 / アルゴリズム情報理論 / 神経ダイナミクス / 理論神経科学 / 神経回路網 / 神経科学 / 情報処理
研究成果の概要

皮質運動の神経細胞集団の活動を回路の単純性の観点から説明するモデルを構築した。皮質に課題を実行するための回路が構成されると仮定する。このとき、課題を実行できるあらゆる回路の中でランダムに一つの回路を選ぶと、アルゴリズム情報理論的な議論が可能で、もっとも単純な回路が出現する可能性が高い。そこで、ある課題を実行できる回路の中でもっと単純な回路を、リカレントニューラルネットワークのカーネル法による表現を用いて、神経細胞が無限個存在する条件で結合強度ではなく発火活動の相関についての最適化問題を解くことで求めた。すると、実際の皮質神経回路で観察されるような持続発火活動や漸増活動が出現することがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで、大脳皮質の神経回路にどのような発火活動が出現するかは、学習がどのように生ずるかによって説明されたり、ダイナミクスの観点から説明されたりしてきた。本研究の新規な点は、アルゴリズム情報理論の考え方を援用して、課題を実行するあらゆる回路の中でもっとも単純な回路が出現するという仮説から、出現する発火活動を説明することである。神経細胞が非常に多数ある状況でもっとも単純な回路を探索し、実際に大脳皮質で出現するような持続的な神経細胞の活動や、徐々に発火率が増加したり減少したりする活動が見られることがわかった。本研究は大脳皮質神経細胞の活動の新しい理解方法を与えるものである。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Projection Patterns of Corticofugal Neurons Associated with Vibrissa Movement2018

    • 著者名/発表者名
      Shibata Ken-Ichi、Tanaka Takuma、Hioki Hiroyuki、Furuta Takahiro
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 5 号: 5 ページ: 0190-18

    • DOI

      10.1523/eneuro.0190-18.2018

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Information Maximization in a Feedforward Network Replicates the Stimulus Preference of the Medial Geniculate and the Auditory Cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Takuma Tanaka
    • 雑誌名

      LNCS

      巻: 9950 ページ: 183-190

    • DOI

      10.1007/978-3-319-46681-1_22

    • ISBN
      9783319466804, 9783319466811
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ニューラルネットワークによるニューラルネットワークの近似性能2019

    • 著者名/発表者名
      田中琢真
    • 学会等名
      日本物理学会2019年年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 再帰型相互情報量最大化によって最適化した再帰型ニューラルネットワークの情報処理特性2018

    • 著者名/発表者名
      岩出尚, 中嶋浩平, 田中琢真, 青柳富誌生
    • 学会等名
      CCS/NLP
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Sustained firing activity emerging through the learning of stochastic model neuronal network2017

    • 著者名/発表者名
      田中琢真
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A second-person approach through a simulated sandplay therapy session2017

    • 著者名/発表者名
      Yasutaka Kubota, Michiko Akimoto, Keiko Furukawa, Junko Ito, Takuma Tanaka
    • 学会等名
      The 18th International Congress of Neuropsychoanalysis
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 再帰型相互情報量最大化によって最適化した再帰型ニューラルネットワークの情報処理特性2017

    • 著者名/発表者名
      岩出尚,中嶋浩平,田中琢真,青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会2017年春季大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 確率的な素子の学習によって生ずる発火パターン2017

    • 著者名/発表者名
      田中琢真
    • 学会等名
      日本物理学会2017年春季大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 二種類の外力による多数の振動子の制御2016

    • 著者名/発表者名
      田中琢真
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Correlation between the motor coding and axonal arborization of layer 5 neurons in rat motor cortex2016

    • 著者名/発表者名
      柴田憲一,田中琢真,金子武嗣,古田貴寛
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Model neural network exhibiting sustained firing activity in performing tasks2016

    • 著者名/発表者名
      田中琢真
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Recurrent infomaxがinput-driven recurrent neural networkの計算能力に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      岩出尚,中嶋浩平,田中琢真,青柳富誌生
    • 学会等名
      IBIS2016
    • 発表場所
      京都大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 個人ウェブサイト

    • URL

      https://www.ds.shiga-u.ac.jp/ttakuma/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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