大脳皮質浅層と深層における異なった情報処理様式の解明

• 研究課題/領域番号: 22700360
• 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: 竹川 高志 独立行政法人理化学研究所, 脳回路機能理論研究チーム, 研究員 (50415220)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2010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: 集団発火時系列 / 発火率 / 高次相関 / 情報量解析 / カーネル主成分分析 / マルチユニットレコーディング / 運動野 / 符号化・復号化 / 神経細胞集団 / 神経情報処理 / スパイクソーティング / 教師なし学習 / 局所回路 / 6層構造

研究概要

近年,大脳皮質の様々な部位で,浅い層では細胞数は多いが発火率が低く,深い層では発火率が高い細胞が多いことが報告されている.本研究ではカーネル主成分分析を応用した新しい手法を用いてラットの運動野の電気生理実験データを解析し,深い層の集団発火活動は主に発火率の変動により腕の詳細な運動を表現しており,浅い層では運動の開始を指示する情報を発火活動の高次相関を用いて表現していることを示した.この成果は,大脳皮質の層構造の役割や情報処理様式を理解する上で重要な結果である.

研究成果

• [雑誌論文] Spike sorting of heterogeneous neuron types by multimodality-weighted PCA and explicit robust variational Bayes (2012)
  • 著者名/発表者名: Takekawa T, et al
  • 雑誌名: Front.Neuroinform. 巻: 6 ページ: 5-5
  • DOI: 10.3389/fninf.2012.00005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spike sorting of heterogeneous neuron types by multimodality-weighted PCA and explicit robust variational Bayes (2012)
  • 著者名/発表者名: Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroinformatics 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accurate spike-sorting for multiunit recordings (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura and Tomoki Fukai
  • 雑誌名: European Journal of Neuroscience 巻: 31(2) ページ: 263-272
  • 査読あり
• [学会発表] Organization of activity in M1 during voluntary movement in rat (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: Neuoscience 2011(41st Annual Meeting of the Society for Neuroscience)
  • 発表場所: Washigton DC USA
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Organization of activity in M1 during voluntary movement in rat (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 41st Annual Meeting of the Society for Neuroscienee
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Information representation of neurons and neuronal networks derived from information content analysis of spike trains (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Ensemble activity of putative pyramidal neuron and interneuron in the medial prefrontal cortex of rats making action decision (2011)
  • 著者名/発表者名: Takashi Handa, Takashi Takekawa, Rie Harukuni, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 発火時系列に対する情報量解析を用いた神経細胞とネットワークの情報表現様式の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹川高志, 礒村宜和, 深井朋樹
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 行動決定時におけるラット前頭前野内側部の錐体細胞と介在細胞の調和的活動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 半田高史, 竹川高史, 春国梨恵, 礒村宜和, 深井朋樹
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] Degree of locking to network activity of neurons with similar movement tuning in the motor cortex of awake, behaving rats differs by layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Emi Takakuda, Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 20th Annual Computational Neuroscience Meeting
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] Degree of locking to network activity of neurons with similar movement tuning in the motor cortex of awake, behaving rats differs by layer (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Emi Takakuda, Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 20th Annual Computational Neuroscience Meeting
  • 発表場所: Stockholm Sweden
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] 神経細胞および神経細胞集団の発火時系列に対する情報量解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹川高志,礒村宜和,深井朋樹
  • 学会等名: NC(ニューロコンピューティング研究会) IPSJ-BIO(バイオ情報学研究会)
  • 発表場所: 那覇
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] 神経細胞および神経細胞集団の発火時系列に対する情報量解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹川高志, 礒村宜和, 深井朋樹
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会(NC)・情報処理学会バイオ情報学研究会(IPSJ-BIO)
  • 発表場所: 琉球大学(中頭郡西原町)
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Coherent processing in M1 is organized by layer, cell type and movement activity profile (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Emi Takakuda, Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: COSYNE2011(Computational and Systems Neuroscience 2011)
  • 発表場所: Salt Lake City USA
  • 年月日: 2011-02-25
• [学会発表] Coherent processing in M1 is organized by layer, cell type and movement activity profile (2011)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Arai, Emi Takakuda, Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 8th Computational and Systems Neuroscience Meeting (COSYNE 2011)
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2011-02-25
• [学会発表] Information context analysis of multi-neuron spike trains in superficial and deep layer of rat motor cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Takekawa, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: Neuro2010(第33回日本神経科学会大会・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)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] On the relationship between multi-laminar LFP and juxta-cellularly recorded neuron activity in rat motor cortex (2010)
  • 著者名/発表者名: Emi Takakuda, Kensuke Arai, Yoshikazu Isomura, Takashi Takekawa, Tomoki Fukai
  • 学会等名: Neuro2010(第33回日本神経科学会大会・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)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] Multiunit activity of anterior cingulate and medial prefrontal corteces of the head-restrained rats during an auditory discrimination task (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Handa, Takashi Takekawa, Rie Harukuni, Yoshikazu Isomura, Tomoki Fukai
  • 学会等名: Neuro2010(第33回日本神経科学会大会・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)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-03
• [学会発表] Phase-locking activity of the lateral habenular neurons with the hippocampal theta oscillation (2010)
  • 著者名/発表者名: Hidenori Aizawa, Yoshikazu Isomura, Megumi Kobayashi, Takashi Takekawa, Rie Harukuni, Sayaka Tanaka, Tomoki Fukai, Hitoshi Okamoto
  • 学会等名: Neuro2010(第33回日本神経科学会大会・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)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-02
• [備考]
• [備考]
  • URL: http://nct.brain.riken.jp/~takekawa/