| 研究課題/領域番号 |
17K07049
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
神経生理学・神経科学一般
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| 研究機関 | 電気通信大学 |
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研究代表者 |
山崎 匡 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40392162)
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| 研究分担者 |
五十嵐 潤 国立研究開発法人理化学研究所, 情報システム本部, 上級研究員 (60452827)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 小脳 / シミュレーション / スパイキングニューロン / マルチコンパートメント / 数値シミュレーション / マルチコンパートメントモデル / 並列計算 / GPU / 学習 / 細胞形状 / 計算論的神経科学 / 細胞形態 / 高性能神経計算 |
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| 研究成果の概要 |
脳の神経細胞（ニューロン）は特徴的な空間形状を持つが、それが脳の情報処理にどのような影響を及ぼすのかはわかっていない。本研究では、ニューロンの空間形状まで忠実に再現した小脳のネットワークモデルを構築し、計算機シミュレーションによってその挙動を検証した。グラフィクスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）を用いた並列計算を行い、２４倍計算を高速化した。顆粒細胞・ゴルジ細胞からなる顆粒層は約１４Ｈｚの同期した発火パターンを示した。プルキンエ細胞の発火パターンもそれと概ね同期したが、樹状突起を縮退させるとそのような同期発火は見られなくなった。このことは具体的な空間形状が重要であることを示唆する。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ニューロンの空間形状が脳の情報処理に及ぼす影響を解明するためには、実際に形状を変化させることが必要だが、それを実験的に行うことは極めて難しい。一方、計算機シミュレーションではそれは容易である。ニューロンの空間形状の変化は神経疾患・遺伝子疾患でしばしば見られる現象であり、そのような深刻な病気に何らかの影響を与えているはずである。本研究はそのような病気の原因解明に資するツールとして神経回路シミュレーションを提案するものである。
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