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スパイク時系列の再現性を利用した大脳皮質-皮質間局所回路構造の詳細な推定

研究課題

研究課題/領域番号 20700304
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 神経科学一般
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

寺前 順之介  独立行政法人理化学研究所, 脳回路機能理論研究チーム, 副チームリーダー (50384722)

研究期間 (年度) 2008 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2010年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2009年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2008年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードリミットサイクル / 確率過程 / ノイズ / スパイク / 発火率 / 対数正規分布 / ネットワーク / 理論神経科学 / 計算論的神経科学 / 大脳皮質 / 揺らぎ / 非線形振動子 / 確率微分方程式 / 情報表現 / 同期 / 位相 / temoral coding
研究概要

単離された大脳皮質の神経細胞は、不規則に変動する入力に対して、数ミリ秒の精度で再現性ある応答をしめす。しかし応答の再現性は神経ネットワーク構造によって大きく影響を受ける可能性が高い。本研究計画では再現性とネットワーク構造を中心に研究を行い、神経細胞の応答再現性が、変動入力の統計性、ネットワーク構造、神経細胞固有の性質等によってどう変化するかを理論的に解明し、さらに脳内の変動信号の起源を解明した。

報告書

(4件)
  • 2010 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2011 2010 2009 2008 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (38件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Dynamics of Limit-Cycle Oscillators Subject to General Noise2011

    • 著者名/発表者名
      Denis S.Goldobin
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 105 ページ: 154101-154101

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective long-time phase dynamics of limit-cycle oscillators driven by weak colored noise2011

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 20 ページ: 33126-33126

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of Limit-Cycle Oscillators Subject to General Noise2010

    • 著者名/発表者名
      Denis S.Goldobin, Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G.Bard Ermentrout
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 105

      ページ: 154101-154101

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effective long-time phase dynamics of limit-cycle oscillators driven by weak colored noise2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroya Nakao, Jun-nosuke Teramae, Denis S.Goldobin, G.Yoshiki Kuramoto
    • 雑誌名

      Chaos 20

      ページ: 33126-33126

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic Phase Reduction for a General Class of Noisy Limit Cycle Oscillators2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G.Bard Ermentrout
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 102

      ページ: 194102-194102

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stochastic Phase Reduction for a General Class of Noisy Limit Cycle Oscillators2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G.Bard Ermentrout
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 102

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal precision of spike response to fluctuating input in pulse-coupled networks of oscillating neurons2008

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 101

      ページ: 248105-248105

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex evolution of spike patterns during burst propagation through feed-forward networks2008

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
    • 雑誌名

      Biol.Cybern. 99

      ページ: 105-114

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Temporal precision of spike response to fluctuating input in pulse-coupled networks of oscillating neurons2008

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 101

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex evolution of spike patterns during burst propagation through feed-forward networks2008

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 雑誌名

      Biological Cybernetics 99

      ページ: 105-114

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spike timing and possible roles of noise in cortical computation2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      17th International Conference on Neural Information Processing (ICONIP 2010)
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2010-11-25
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Spike timing and possible roles of noise in cortical computation2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      17th International Conference on Neural Information Processing
    • 発表場所
      Sydney
    • 年月日
      2010-11-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A log-normal EPSP distribution accounts for the UP state, low-rate asynchronous firings, and precise firing sequences in cortical networks2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      40th Annual Meeting of Society for Neuroscience (Neuroscience 2010)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A log-normal EPSP distribution accounts for the UP state, low-rate asynchronous firings, and precise firing sequences in cortical networks2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      40th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 脳型非線形情報処理における揺らぎの起源と機能2010

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      屋久島非線形問題若手ワークショップ~非線形科学と情報通信科学のフロンティア開拓~
    • 発表場所
      屋久島
    • 年月日
      2010-09-29
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Long-tailed EPSP distribution accounts for low-rate asynchronous firings, the up-state, and precise firing sequences in cortical networks2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      Workshop on spatio-temporal neuronal computation
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2010-09-06
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 裾野の広いEPSP分布は大脳皮質のUP状態、低頻度非同期発火、精緻な発火時系列を一括して説明する2010

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      第33回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-09-04
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 裾野の広いEPSP分布は大脳皮質のUP状態、低頻度非同期発火、精緻な発火時系列を-括して説明する2010

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      第33回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2010-09-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] A long-tailed EPSP distribution accounts for the up-state, low-rate asynchronous firings, and precise firing sequences in cortical networks2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Matthieu Gilson, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      The 4th International Neural Microcircuitry Conference, "Signal Processing Mechanisms of Cortical Neurons"
    • 発表場所
      Okinawa, Japan
    • 年月日
      2010-06-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 大脳皮質強結合回路の数値計算と機能2010

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      第29回日本シミュレーション学会大会
    • 発表場所
      山形
    • 年月日
      2010-06-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書 2010 研究成果報告書
  • [学会発表] A long-tailed EPSP distribution accounts for the up-state, low-rate asynchronous firings, and precise firing sequences in cortical networks2010

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      Fresh Perspectives of Computation in Neuronal Systems
    • 発表場所
      Okazaki
    • 年月日
      2010-06-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 弱いノイズを受けた非線形振動子の同期と位相記述の一般化2010

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2010-03-22
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 皮質神経回路網の低頻度安定発火状態2010

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山
    • 年月日
      2010-03-21
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Trade-off between cell-to-cell synchronization and trial-to-trial reliability in recurrent networks of spiking neurons2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      SFN2009
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2009-10-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Trade-off between cell-to-cell synchronization and trial-to-trial reliability in recurrent networks of spiking neurons2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      39th Annual Meeting of Society for Neuroscience (Neuroscience 2009)
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2009-10-12
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] ガウスノイズを受ける非線形振動子の位相縮約2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 中尾裕也、G.B.Ermentrout
    • 学会等名
      日本物理学会2009年秋季大会
    • 発表場所
      熊本
    • 年月日
      2009-09-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 皮質ニューロン回路網における細胞間同期発火と試行間再現性の相反関係2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      第32回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2009 実績報告書
  • [学会発表] 共通入力を受けるフィードフォワードネットワークにおける出力スパイク間の相関関係2009

    • 著者名/発表者名
      西垣泰宏, 寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      第32回日本神経科学大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2009-09-17
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Reliability of response spike timings in pulse-coupled networks of neurons2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      18th Annual Computational Neuroscience Meeting (CNS*2009)
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2009-07-19
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Reliability of response spike timings in pulse-coupled networks of neurons2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      CNS2009
    • 発表場所
      Berlin
    • 年月日
      2009-07-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞リカレントネットワークにおける細胞間同期発火と試行間応答再現性との相反関係2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会、ニューロコンピューティング研究会(NC)
    • 発表場所
      奈良先端大
    • 年月日
      2009-07-13
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 神経細胞リカレントネットワークにおける細胞間同期発火と試行間応答再現性との相反関係2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      電子情報通信学会、ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      奈良
    • 年月日
      2009-07-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Noise-induced Phase Synchronization of Networks of Oscillators Reveals Temporal Precision of Spiking Neurons2009

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      Fluctuation and noise in living organisms : from random dynamical systems point of view
    • 発表場所
      Wako
    • 年月日
      2009-07-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Temporal precision of spikes in pulse-coupled networks of oscillating neurons2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      Computational and Systems Neuroscience 2009 (Cosyne 2009)
    • 発表場所
      Salt lake city, USA
    • 年月日
      2009-02-28
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Temporal precision of spikes in pulse coupled networks of oscillating neurons2009

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      Computational and Systems Neuroscience 2009 (Cosyne 2009)
    • 発表場所
      Salt Lake City, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞集団のスパイク時刻精度を与える自己無撞着方程式2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      日本神経回路学会第18回全国大会(JNNS2008)
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2008-09-25
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 結合振動子集団の揺動入力に対する情報伝達精度2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2008-09-22
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] 位相応答が多様な振動子系における不連続転移2008

    • 著者名/発表者名
      坪泰宏, 寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2008-09-22
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 多細胞集団の情報伝達精度を測定するin vitro実験の可能性2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 坪泰宏, 深井朋樹
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      盛岡
    • 年月日
      2008-09-21
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書 2008 実績報告書
  • [学会発表] 自発発火のべき乗則と皮質局所回路構造への理論的アプローチ2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      マルチニューロン研究会2008(文科省特定領域研究「統合脳」支援班)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-07-12
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] 皮質神経細胞の回路内での発火時刻信頼性:理論実験の統合的アプローチ2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 坪泰宏, 深井朋樹
    • 学会等名
      第31回日本神経科学大会(Neuroscience 2008)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-07-10
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] リカレントネットワーク内でのスパイク時刻信頼性と非線形振動子のノイズ誘起位相同期2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介, 深井朋樹
    • 学会等名
      バイオ情報学研究会・ニューロコンピューティング研究会・非線形問題研究会合同研究会2008
    • 発表場所
      沖縄県西原町
    • 年月日
      2008-06-27
    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [学会発表] Noise-induced synchronization of coupled oscillators and precision of spike coding in the brain2008

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      International Workshop on Bio-Soft Matter
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Precision of neural coding and noise-induced synchronization of networks of oscillators2008

    • 著者名/発表者名
      Jun-nosuke Teramae
    • 学会等名
      Dynamics Days Asia Pacific 5 (DDAP5) The 5th International Conference on Nonlinear Science
    • 発表場所
      奈良
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞集団のスパイク時刻精度を与える自己無撞着方程式2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      日本神経回路学会第18回全国大会
    • 発表場所
      筑波
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 自発発火のべき乗則と皮質局所回路構造への理論的アプローチ2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      マルチニューロン研究会2008,(文科省特定領域研究「統合脳」支援班)
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 皮質神経細胞の回路内での発火時刻信頼性 : 理論実験の統合的アプローチ2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      第31回日本神経科学大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] リカレントネットワーク内でのスパイク時刻信頼性と非線形振動子のノイズ誘起位相同期2008

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      情報処理学会・バイオ情報学研究会・電子情報通信学会・ニューロコンピューテイング研究会・電子情報通信学会,非線形問題研究会合同研究会2008
    • 発表場所
      沖縄
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考] ホームページ

    • URL

      http://nct.brain.riken.jp/~teramae/

    • 関連する報告書
      2010 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://nct.brain.riken.jp/~teramae/

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      2010 実績報告書
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      http://nct.brain.riken.jp/~teramae

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
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    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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