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脳の時系列学習における対称および非対称STDP学習ルールの役割

研究課題

研究課題/領域番号 19500126
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 知能情報学
研究機関九州工業大学

研究代表者

林 初男  九州工業大学, 大学院・生命体工学研究科, 教授 (00108664)

研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2009年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2008年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2007年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード嗅内皮質 / 神経回路網モデル / 時系列学習 / 海馬歯状回 / 顆粒細胞モデル / シナプス競合 / STDP学習ルール / シナプス間競合 / LTDウインドウ / 感覚情報統合
研究概要

嗅内皮質と海馬における時系列学習機構とそれに対する対称と非対称STDP学習ルールの役割を明らかにすることを目的とした。研究の結果、背景雑音の悪影響を受けず、時系列を表す嗅内皮質-海馬ループ回路の連鎖を学習で獲得するには、対称STDP学習ルールが適していることを明らかにした。それに対し、海馬歯状回で匂いなどの付加価値を伴う空間情報を選択するためのシナプス競合や海馬CA3神経回路網に秩序あるニューロン活動の一方向伝搬を起こすには、非対称STDP学習ルールが適していることを明らかにした。これらの結果は、各部位の神経回路構造とそれに適切に対応したSTDP学習ルールを考えて、嗅内皮質と海馬全体の時系列学習機構を明らかにしていくことの重要性を示している。

報告書

(4件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2010 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (15件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Spike-timing-dependent LTP/LTD caused by uncorrelated signals through medial and lateral perforant pathways in the dentate granule cell.2010

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Studies in Computational Intelligence 266

      ページ: 115-118

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Competition between synapses located in proximal and distal dendrites of the dentate granule cell through STDP.2009

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science Vol.5506

      ページ: 161-168

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LTD windows of the STDP learning rule and synaptic connections having a large transmission delay enable robust sequence learning amid background noise.2009

    • 著者名/発表者名
      Hatsuo Hayashi, Jun Igarashi
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics Vol.3

      ページ: 119-130

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LTD windows of the STDP learning rule and synaptic connections having alarge transmission delay enable robust sequence learning amid background noise.2009

    • 著者名/発表者名
      Hatsuo Hayashi, Jun Igarashi
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics 3

      ページ: 119-130

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Competition between synapses located in proximal and distal dendrites of the dentate granule cell through STDP.2009

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science 5506

      ページ: 161-168

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LTD windows of the STDP learning rule and synaptic connections having a large transmission delay enable robust learning amid background noise.2009

    • 著者名/発表者名
      Hatsuo Hayashi, Jun Igarashi
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spike-timing-dependent LTP/LTD caused by uncorrelated signals through medial and lateral perforant pathways in the dentate granule cell.2009

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Brain-Inspired IT(IV) (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Competition between synapses located in proximal and distal dendrites of the dentate granule cell through STDP.2009

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Lecture Note in Computer Science (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theta phase coding and suppression of irrelevant plastic change through STDP in the entorhinal-hippocampal system amid background noise.2008

    • 著者名/発表者名
      Jun Igarashi, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      ページ: 47-51

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theta phase coding and suppression of irrelevant plastic change through STDP in the entorhino-hippocampal system amid background noise2008

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

      Proceedings of the International Conference on Cognitive Neurodynamics (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Emergence of sequence sensitivity in a hippocampal CA3-CA1 model.2007

    • 著者名/発表者名
      Motoharu Yoshida, Hatsuo Hayashi
    • 雑誌名

      Neural Networks Vol.20

      ページ: 653-667

    • NAID

      10019850437

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theta phase coding in a network model of the entorhinal cortex layer II with entorhinal-hippocampal loop connections2007

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

      Cognitive Neurodynamics 1

      ページ: 169-184

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Significance of LTD window in the range of positive spike timing of STDP rule for theta phase coding in a network having background noise2007

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

      Proceedings of the International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications

      ページ: 425-428

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] リカレントネットワークにおける抑制領域の違法性による興奮伝導の制御2010

    • 著者名/発表者名
      佐村俊和、林初男
    • 学会等名
      システム制御情報学会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2010-05-20
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] その回路構造と機能2010

    • 著者名/発表者名
      林初男、嗅内皮質と海馬
    • 学会等名
      BrainISワークショップ
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2010-02-04
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Directional spike propagation by anisotropic inhibitory connections modulated through STDP in a recurrent network2010

    • 著者名/発表者名
      Toshikazu Samura, Hatsuo Hayashi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Krakow
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] リカレントネットワークにおけるSTDPと抑制による興奮伝導路の形成2009

    • 著者名/発表者名
      佐村俊和、林初男
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      屋久島
    • 年月日
      2009-11-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] スパイクタイミングに依存した可塑性をもつ歯状回顆粒細胞の遠位シナプスと中位シナプスのゲート機構2009

    • 著者名/発表者名
      林初男、野中廉裕
    • 学会等名
      電子情報通信学会非線形問題研究会
    • 発表場所
      屋久島
    • 年月日
      2009-11-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書 2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Competition between synapses located in proximal and distal dendrites of the dentate granule cell through STDP2008

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing
    • 発表場所
      Auckland
    • 年月日
      2008-11-25
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Competition between synapses located in proximal and distal dendrites of the dentate granule cell through STDP.2008

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 学会等名
      International Conference on Neural Information Processing.
    • 発表場所
      Auckland (New Zealand)
    • 年月日
      2008-11-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] STDP学習ルールに従う近位樹状突起シナプスと遠位樹状突起シナプスの競合2008

    • 著者名/発表者名
      野中廉裕、林初男
    • 学会等名
      日本神経回路学会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2008-09-25
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] a network model of the entorhinal cortex layer II with hippocampal-entorhinal loop circuit.2008

    • 著者名/発表者名
      Hatsuo Hayashi, Sequence learning
    • 学会等名
      Postech-Kyutech Joint Workshop on Neuroinformatics
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2008-08-26
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 相関の無い2入力で生じるスパイクタイミングに依存したシナプスの可塑的変化2008

    • 著者名/発表者名
      野中廉裕、林初男
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2008-03-20
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] 相関の無い2入力で生じるスパイクタイミングに依存したシナプスの可塑的変化2008

    • 著者名/発表者名
      野中 廉裕
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2008-03-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Theta phase coding and suppression of irregular plastic change through STDP in the entorhino-hippocampal system amid background noise2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Igarashi, Hatsuo Hayashi
    • 学会等名
      International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • 発表場所
      Shanghai
    • 年月日
      2007-11-19
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spike-timing-dependent LTP/LTD caused by uncorrelated signals through medial and lateral perforant pathways in the dentate granule cell2007

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 学会等名
      International Conference on Brain-Inspired Information Technology
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      2007-11-15
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spike-timing dependent LTP/LTD caused by uncorrelated signals through medial and lateral perforant pathways in the dentate granule cell2007

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka
    • 学会等名
      International Conference on Brain-Inspired Information Technology
    • 発表場所
      北九州市
    • 年月日
      2007-11-15
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Significance of LTD window in the range of positive spike-timing of STDP rule for theta phase coding in a network having background noise2007

    • 著者名/発表者名
      Jun Igarashi, Hatsuo Hayashi
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      Vancouver
    • 年月日
      2007-09-17
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] Spike-timing-dependent LTP/LTD caused by uncorrelated signals through medial and lateral perforant pathways in the dentate granule cell. in“Brain-Inspired Information Technology2010

    • 著者名/発表者名
      Yukihiro Nonaka, Hatsuo Hayashi
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] Theta phase coding and suppression of irregular plastic change through STDP in the entorhino-hippocampal system amid background noise. in“Advances in Cognitive Neurodynamics, "2008

    • 著者名/発表者名
      Jun Igarashi, Hatsuo Hayashi
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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