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小脳内に分散された複数の可塑性による相補的運動学習メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 26430009
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 神経生理学・神経科学一般
研究機関電気通信大学

研究代表者

山崎 匡  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40392162)

研究分担者 田中 繁  電気通信大学, 脳科学ライフサポート研究センター, 特任教授 (70281706)
研究協力者 五水井 柾人  
古荘 航  
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード小脳 / シナプス可塑性 / 理論 / シミュレーション / 高性能神経計算 / 運動学習 / モデル / 記憶学習 / 記憶 / 眼球運動
研究成果の概要

小脳運動学習における最も重要な可塑性は平行線維-プルキンエ細胞間シナプスの長期抑圧であると考えられるが、近年小脳内の様々な場所に分散された複数の可塑性が発見され、全てが運動学習に関与していることが明らかになってきた。本研究では、それらの可塑性の相補的な役割と運動学習への影響を、小脳の理論モデルを用いて明らかにすることを試みた。小脳運動学習の統一された理論的枠組みを提唱し、さらに大規模数値シミュレーションによる検証と、スパコンを用いた巨大な小脳モデルの実装を行った。また、小脳の計算機構の再検討を行い、従来考えられてきた教師付学習機械よりも高度な計算を行いうることを示唆した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Realtime simulation of a cat-scale artificial cerebellum on PEZY-SC processors2017

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yamazaki, Jun Igarashi, Junichiro Makino, Toshikazu Ebisuzaki
    • 雑誌名

      International Journal of High Performance Computing Applications

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] パーセプトロンと小脳2016

    • 著者名/発表者名
      山﨑 匡, 牧野 淳一郎, 戎崎 俊一
    • 雑誌名

      臨床神経学

      巻: 34 ページ: 889-891

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Real-world-time simulation of memory consolidation in a large-scale cerebellar model2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Gosui, Tadashi Yamazaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroanatomy

      巻: 10

    • DOI

      10.3389/fnana.2016.00021

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Modeling memory consolidation during post-training periods in cerebellovestibular learning2015

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yamazaki, Soichi Nagao, William Lennon, Shigeru Tanaka
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci USA

      巻: 112 号: 11 ページ: 3541-3546

    • DOI

      10.1073/pnas.1413798112

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Efficient numerical simulation of neuron models with spatial structure on graphics processing units2016

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Tsuyuki, Yuki Yamamoto, Tadashi Yamazaki
    • 学会等名
      ICONIP 2016
    • 発表場所
      京大 (京都・京都)
    • 年月日
      2016-10-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient computer simulation of spatial neuron models with graphics processing units2016

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yamazaki, Yuki Yamamoto, Tsukasa Tsuyuki
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 (神奈川・横浜)
    • 年月日
      2016-07-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Shoubuで実現するネコ一匹分の人工小脳2016

    • 著者名/発表者名
      山﨑 匡
    • 学会等名
      理研シンポジウム「スーパーコンピュータHOKUSAIとShoubu、研究開発の最前線」
    • 発表場所
      理研 (埼玉・和光)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 前庭動眼反射の長期適応に関する小脳モデル2015

    • 著者名/発表者名
      山﨑 匡
    • 学会等名
      第25回日本神経回路学会全国大会
    • 発表場所
      電気通信大学 (東京・調布)
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Building a 1 mm^3 cerebellar module on a computer2015

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yamazaki
    • 学会等名
      INCF Congress Neuroinformatics 2015
    • 発表場所
      Cairns (Australia)
    • 年月日
      2015-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Realtime simulation of memory consolidation in a large-scale cerebellar model2015

    • 著者名/発表者名
      Masato Gosui, Tadashi Yamazaki
    • 学会等名
      INCF Congress Neuroinformatics 2015
    • 発表場所
      Cairns (Australia)
    • 年月日
      2015-08-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modeling the cerebellum: Top-down approach and bottom-up approach2015

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yamazaki
    • 学会等名
      第38回日本神経科学学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場 (兵庫・神戸)
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Realtime simulation of one-million spiking neurons in a realistic cerebellar model using multiple GPUs2014

    • 著者名/発表者名
      Tadashi Yamazaki
    • 学会等名
      Advances in Neuroinformatics (AINI2014)
    • 発表場所
      理化学研究所
    • 年月日
      2014-09-25 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 【メディアリリース】小脳における記憶の定着過程の理論を提唱

    • URL

      http://www.uec.ac.jp/news/announcement/2014/20150226-1.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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