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複雑な時系列を産出する神経モジュール間の相互作用

研究課題

研究課題/領域番号 18700303
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 生体生命情報学
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

西川 淳  理化学研究所, 生物言語研究チーム, 研究員 (20392061)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2007年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2006年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード小鳥の歌 / 発声学習 / 聴覚表象 / ポピュレーションコーディング / HVC / 情報量解析 / 相互作用 / 多点同時記録
研究概要

本研究の目的は、複雑な時系列処理を司る神経モジュールの相互作用を解明することである。昨年度に引き続き、複雑な時系列からなる歌を生成・学習することのできるジュウシマツという小鳥を用いて電気生理実験を行った。
歌制御系の中でも主に系列制御に関わると考えられているHVCから単一細胞記録を行い、作り得る全ての歌要素ペア刺激に対する聴覚応答を調べた。HVCニューロンはそれぞれに異なるけれども緩い系列応答特性を持つことを明らかにした。こうした緩い選択性を持った応答に時系列情報が埋め込まれているか定量的に調べるため、相互情報量解析を行った。その結果、一音目と二音目の関係性を示す関連性情報量が統計的に有意な増大を示すことを明らかにした。以上の結果より、ジュウシマツHVCにおいて歌要素系列情報がポピュレーションレベルでコードされていることが明らかとなった。
HVCに限らず小鳥の脳における神経核は非常に小さいため、これまでに神経核同士の相互作用は調べられてきたが、一つの神経核の局所回路における相互作用については技術的制約から調べられてこなかった。そこで、狭い領域に多数の記録点を配置できるシリコンプローブ(8×4=32ch)を用い、HVCから同時に複数のニューロン活動を記録するためのシステムを確立した。最大で互いに異なる26ニューロンの活動を同時に記録することに成功し、それらの相互相関係数からHVC局所回路における機能的ネットワークを抽出することができた。以上の結果は、複雑な時系列処理を可能にする局所回路内相互作用の解明へと繋がる、世界に先駆けた成果である。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Population coding of song element sequence in the songbird brain nucleus HVC.2008

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science (印刷中)

    • NAID

      40015509776

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomaly of fractal dimensions observed in stochastically switched systems.2008

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 雑誌名

      Physical Review E (印刷中)

    • NAID

      120002989263

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鳥のさえずりとヒトの言語:共通性の生物学的基盤2007

    • 著者名/発表者名
      高橋 美樹
    • 雑誌名

      生物科学 59

      ページ: 77-84

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 小鳥の複雑な歌系列生成と学習を支える神経機構2007

    • 著者名/発表者名
      西川 淳
    • 雑誌名

      日本神経回路学会誌 14

      ページ: 79-93

    • NAID

      130000066619

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] 小鳥の高次発声中枢における歌要素系列のポピュレーションコーデイング2007

    • 著者名/発表者名
      西川淳, 岡田真人, 岡ノ谷一夫
    • 雑誌名

      信学技報 106・501

      ページ: 17-22

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Dynamical neural representation of song syntax in Bengalese Finch : a model study2006

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa, Kazuo Okanoya
    • 雑誌名

      Ornithological Science 5・1

      ページ: 95-103

    • NAID

      130004935016

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 小鳥の歌学習の神経回路は?2006

    • 著者名/発表者名
      西川淳, 岡ノ谷一夫
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience 24・5

      ページ: 609-609

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] Simultaneous multi-neuronal recording from anesthetized Bengalese finch HVC with high-density silicon electrodes.2008

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 学会等名
      Computational and Systems Neuroscience 2008
    • 発表場所
      Salt Lake City, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Population coding of song element sequence in the sonebird brain nucleus HVC.2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 学会等名
      14th International Conference on Neural Information Processing
    • 発表場所
      Kitakyushu, Japan
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Population coding of song element sequence in the sonebird brain nucleus HVC.2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 学会等名
      Annual Meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Population coding of song element sequence in the sonebird brain nucleus HVC.2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 学会等名
      Eighth International Congress of Neuroethology
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 隠れマルコフモデルの変分ベイズ学習による神経活動パターンの抽出2007

    • 著者名/発表者名
      片平 健太郎
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 小鳥の脳神経核HVCにおける歌要素系列の集団符号化2007

    • 著者名/発表者名
      西川 淳
    • 学会等名
      第30回 日本神経科学学会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 小鳥の高次発声中枢HVCにおける歌要素系列のポピュレーションコーディング2007

    • 著者名/発表者名
      西川 淳
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 第8回 夏のワークショップ
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Population coding of song element sequence in the songbird brain nucleus HVC.2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Nishikawa
    • 学会等名
      聴覚研究会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考] 所属研究室のホームページ

    • URL

      http://okanoyalab.brain.riken.jp/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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