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活動電位形状に対する非線形ダイナミクス解析手法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 16K16138
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 感性情報学
研究機関東京大学 (2018)
東京理科大学 (2016-2017)

研究代表者

藤原 寛太郎  東京大学, ニューロインテリジェンス国際研究機構, 特任准教授 (00557704)

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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード非定常確率過程 / 統計量 / 数理工学 / 神経科学 / 生物物理 / 生物・生体工学 / 統計数学
研究成果の概要

神経スパイク時系列に対する様々な統計解析手法の提案・検討を行った。その結果、これまでの統計解析手法では適用が難しいとされてきたような長時間相関を有する時系列データや、極めて定常な時系列データに対して我々の開発した統計解析手法が有効であることを示された。さらに、神経スパイク時系列の複雑性としてデータの周期性やカオス性などの様々な尺度から時系列を評価し、それらの尺度と神経数理モデルとの関係性を調査した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果により、神経活動からこれまでとは異なる新たな情報を抽出することが可能となった。これは、脳神経活動からいかに情報を抽出できるかという脳神経科学における根源的な問いに対する一つの答えとして、意義があるといえる。
また現状の機械学習的なAIとは異なる脳に倣った情報処理システムを構築するには、脳神経細胞の情報表現様式を理解することが必要不可欠である。その点で、本研究成果のような神経活動を数理的に抽出する試みは、その情報表現様式を理解する上で一定の意義があるといえる。

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

    (51件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (46件) (うち国際学会 13件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Threshold-varying integrate-and-fire model reproduces distributions of spontaneous blink intervals2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Nomura,Ying-Zong Liang,Kenji Morita,Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 13 号: 10 ページ: 0306258-0306258

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0206528

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Izhikevichニューロンモデルにおけるカオス応答とカオス同期2017

    • 著者名/発表者名
      内木楓,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A

      巻: J100-A ページ: 195-204

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reproducing Infra-Slow Oscillations with Dopaminergic Modulation2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi,Yutaka Shimada,Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 2411-2411

    • DOI

      10.1038/s41598-017-02366-z

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chaotic Neurodynamical search with small number of neurons for solving QAP2017

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Ohnishi,Yutaka Shimada,Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 8 号: 3 ページ: 255-265

    • DOI

      10.1587/nolta.8.255

    • NAID

      130006903507

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Numerical analysis of bursting activity in an isolated pancreatic <I>&beta;</I>-cell model2016

    • 著者名/発表者名
      H. Ando, K. Fujiwara
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 7 号: 2 ページ: 217-225

    • DOI

      10.1587/nolta.7.217

    • NAID

      130005142580

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 興奮性/抑制性ニューロン比率が発火率と学習に与える効果2019

    • 著者名/発表者名
      宮南風,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2019年総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] TRPM2 チャネルがインスリン分泌に与える影響の調査2019

    • 著者名/発表者名
      笠原宏太朗,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2019年総合大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Synaptic Dynamics in ISO by Dopaminergic Modulation and Inhibitory Synaptic Learnings2018

    • 著者名/発表者名
      Tohru Ikeguchi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara, Sakura Rai, and Toshihiro Kobayashi
    • 学会等名
      2018 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling Ubiquitous Chaotic Activity in Neural Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara
    • 学会等名
      The 3rd Neuromorphic Research Retreat in AIST
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Investigation of ISO Generated by Dopaminergic Modulation and Inhibitory Synaptic Learning2018

    • 著者名/発表者名
      Sakura Rai, Mayu Aoki, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara, and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Conference on Mathematical NeuroScience
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] k番目の最短経路を使用したグラフ的シュタイナー木構築法2018

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙,木村貴幸,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 重み付き有向ネットワークの指標を用いた多言語間の比較2018

    • 著者名/発表者名
      多々良真弓美,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] メトロノーム同期実験において出現するカオス応答の解析2018

    • 著者名/発表者名
      中川祐季,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 整数ロジスティック写像の応答より生成した乱数列の統計的解析2018

    • 著者名/発表者名
      金丸志生,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 数理モデルによる膵β細胞のTRPM2チャネル活性の再現2018

    • 著者名/発表者名
      笠原宏太朗,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 高速株式取引データに対する非線形解析2018

    • 著者名/発表者名
      山本紘平,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] サロゲートデータ法を用いたカオスMIMOシステムの性能解析2018

    • 著者名/発表者名
      山崎凌,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of Information Diffusion Using a Mathematical Model2017

    • 著者名/発表者名
      石黒 譲,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Differences between Japanese and English Languages from the Viewpoint of Network Motifs2017

    • 著者名/発表者名
      多々良 真弓美,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Chaotic Synchronization Observed in Gap-Junctionally Coupled Neuron Model2017

    • 著者名/発表者名
      内木 楓,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 数理モデルを用いた神経雪崩現象の解析2017

    • 著者名/発表者名
      青木 舞優,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境変動を考慮した資源収支モデルによる一斉開花・隔年結実現象2017

    • 著者名/発表者名
      栗田 いずみ,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] キーパス近傍に基づいたカオスニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解法2017

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙,木村貴幸,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] TRPM2チャネルの膜電位特性の数理モデル解析2017

    • 著者名/発表者名
      藤原寛太郎,安東弘泰,池口徹,吉田昌史,加計正文
    • 学会等名
      日本糖尿病学会年次学術集会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 頂点に基づく局所探索法を用いたカオスニューラルネットワークによるグラフ的シュタイナー木問題の解法2017

    • 著者名/発表者名
      藤田実沙,木村貴幸,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] スケールフリー性とクラスタ性が共存するネットワーク上での情報拡散の解析2017

    • 著者名/発表者名
      石黒譲,島田裕,藤原寛太郎,池口徹,
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値計算による4台のメトロノームの同期領域の調査2017

    • 著者名/発表者名
      塩見優介,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 複雑ネットワーク解析による異言語間の比較調査2017

    • 著者名/発表者名
      多々良真弓美,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Izhikevichニューロンモデルにおけるノイズ電流印加による信頼性の上昇2017

    • 著者名/発表者名
      内木楓,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] メトロノームにおける有色ノイズによる共通ノイズ同期現象2017

    • 著者名/発表者名
      船木怜大成,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Evaluation of the performance of the chaotic neural network for solving the Steiner tree problem in graphs with incidence costs2017

    • 著者名/発表者名
      Misa Fujita, Takayuki Kimura, and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of connectivity weights of inhibitory neurons in neuronal avalanches2017

    • 著者名/発表者名
      Mayu Aoki, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mathematical Model of TRPM2 Activation in Pancreatic β-cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara, Hiroyasu Ando, Tohru Ikeguchi, Masashi Yoshida and Masafumi Kakei
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メトロノーム数が同期に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      塩見優介,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 神経活動リズムと神経雪崩現象の関係2017

    • 著者名/発表者名
      青木舞優,加藤秀行,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ドーパミンの作用と抑制性シナプスの学習による低周波リズムの生成2017

    • 著者名/発表者名
      頼さくら,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Computation of Visual Neurons in LGN-V1 Transmission2016

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Synaptic Dynamics during Infra-Slow Oscillation2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Which vertices affect the spread of disease in temporal networks?2016

    • 著者名/発表者名
      Koshi Abe, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Chaotic Search with the Effect of Wide Range Search for Solving QAP2016

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Ohnishi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Analysis on Synchronization of Four Metronomes2016

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Shiomi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis on Differences of Japanese and English languages by the Complex Network Theory2016

    • 著者名/発表者名
      Mayumi Tatara, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synchronization in a Coupled Izhikevich Neuron Model2016

    • 著者名/発表者名
      Kaede Naiki, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Irregularity of Inter-Event Interval of Diastrophism2016

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Miyata, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      静岡県熱海市
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How contact timings affect spread of disease in human interaction networks2016

    • 著者名/発表者名
      Koshi Abe, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Synaptic Dynamics during Infra-Slow Oscillation2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara, Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] A Chaotic Search with Small Number of Neurons for Solving Quadratic Assignment Problem2016

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Ohnishi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] メトロノーム同期におけるトランジェントカオスについて2016

    • 著者名/発表者名
      塩見 優介,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 頂点間の最短距離と局所的なクラスタ係数の分布について2016

    • 著者名/発表者名
      多々良 真弓美,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Gap junction結合Izhikevichニューロンモデルにおけるカオス2016

    • 著者名/発表者名
      内木 楓,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 大規模地震の地殻変動発生間隔の不規則性2016

    • 著者名/発表者名
      宮田 佳祐,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会NOLTAソサイエティ大会
    • 発表場所
      東京都葛飾区
    • 年月日
      2016-06-12
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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