情報量最大化原理に基づく皮質回路の理解とモデル構築

• 研究課題/領域番号: 21700250
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 感性情報学・ソフトコンピューティング
• 研究機関: 東京工業大学 (2010); 京都大学 (2009)
• 研究代表者: 田中 琢真 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 助教 (40526224)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2010年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2009年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 情報量最大化原理 / 大脳皮質 / 神経回路網 / 視覚情報処理 / 神経科学 / スパースコーディング / 理論モデル / 情報量最大化 / 神経回路綱齪

研究概要

大脳皮質の神経回路を,「神経回路は情報を効率的に保持・伝達できるようになっている」という仮説(情報量最大化原理)に基づいてモデル化した.細胞の発火率,発火の信頼性などのパラメタを変えて,繰り返し発火系列の出現,神経雪崩現象の出現を再現した.しかしこのモデルは学習則に生物学的に無理があったので,より無理のないモデルを,情報量最大化原理と密接に関連するスパースコーディング仮説に基づいて構築した.このモデルで一次視覚野の単純型細胞と複雑型細胞の選択性を再現した.

研究成果

• [雑誌論文] Multistable attractors in a network of phase oscillators with three-body interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tanaka, Toshio Aoyagi,
  • 雑誌名: Physical Review Letters 106 ページ: 224101-224101
  • 査読あり
• [雑誌論文] リカレント情報量最大化 : 素子の特性にばらつきのある場合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀卓也,田中琢真,青柳富誌生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 109(1) ページ: 19-24
• [雑誌論文] Dynamics in Co-evolving Networks of Active Elements (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tanaka, Takaaki Aoki, Toshio Aoyagi
  • 雑誌名: FORMA 24(1) ページ: 17-22
  • NAID: 10026051272
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recurrent infomax generates cell assemblies, neuronal avalanches, and simple cell-like selectivity (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tanaka, Takeshi Kaneko, Toshio Aoyagi
  • 雑誌名: Neural Computation 21(4) ページ: 1038-1067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics in Co-evolving Networks of Active Elements (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tanaka, Takaaki Aoki, Toshio Aoyagi.
  • 雑誌名: FORMA 24巻 ページ: 17-22
  • NAID: 10026051272
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recurrent infomax generates cell assemblies, neuronal avalancnes, and simple cell-like selectivity (2009)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tanaka, Takeshi Kaneko, Toshio Aoyagi
  • 雑誌名: Neural Computation 21巻 ページ: 1038-1067
  • 査読あり
• [学会発表] 三体相互作用の位相振動子系に対する影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真
  • 学会等名: 日本物理学会2011年年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 三体間相互作用を持つ大域結合位相振動子系 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真, 青柳富誌生
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋期大会
  • 発表場所: 堺
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 三体間相互作用を持つ大域結合位相振動子系 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋期大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Infomax in recurrent networks: repeated firing sequences and critical behavior (2010)
  • 著者名/発表者名: Takuma Tanaka
  • 学会等名: Workshop on spatio-temporal neuronal computation
  • 発表場所: Kyoto.
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Simple and complex cell-like selectivity is reproduced by sparse coding model(疎表現モデルによる一次視覚野単純型細胞・複雑型細胞の選択性の再現) (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真, 青柳富誌生, 金子武嗣
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] Simple and complex cell-like selectivity is reproduced by sparse coding mode (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] 発火が疎なモデルによる一次視覚野細胞の選択性の再現 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真, 金子武嗣, 青柳富誌生
  • 学会等名: 日本物理学会2010年年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-20
• [学会発表] 発火が入力の出現確率を表現する神経回路モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真, 金子武嗣, 青柳富誌生
  • 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
• [学会発表] 発火が入力の出現確率を表現する神経回路モデル (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真・金子武嗣・青柳富誌生
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学(熊本)
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] Higher-order structures in naturalscenes(自然画像の高次構造) (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真, 青柳富誌生, 金子武嗣
  • 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: 2009-09-16
• [学会発表] Higher-order structures in natural scenes(自然画像の高次構造) (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真・青柳富誌生・金子武嗣
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場(名古屋)
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] リカレント情報量最大化～素子の特性にばらつきのある場合～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀卓也, 田中琢真, 青柳富誌生
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会(共催:非線形問題研究会)
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] リカレント情報量最大化～素子の特性にばらつきのある場合～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀卓也・田中琢真・青柳富誌生
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 奈良先端大(奈良)
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] 発火が疎なモデルによる一次視覚野細胞の選択性の再現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中琢真・金子武嗣・青柳富誌生
  • 学会等名: 日本物理学会2010年年次大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山)
  • 年月日: 2009-03-20
• [備考]
  • URL: http://www.brn.dis.titech.ac.jp/~ttakuma/