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神経信号からネットワーク構造を推定し,そこに発現する活動パターンを予測する

公募研究

研究領域人工知能と脳科学の対照と融合
研究課題/領域番号 17H06028
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関京都大学

研究代表者

篠本 滋  京都大学, 理学研究科, 准教授 (60187383)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード神経信号相関 / 生体生命情報学
研究実績の概要

30年度は,イベント時系列データから外因と内因の影響を読み取る枠組みを構築し,論文「Identifying exogenous and endogenous activity in social media. K. Fujita, A. Medvedev, S. Koyama, R. Lambiotte, and S. Shinomoto,Physical Review E (2018) 98:052304」を発表した.システム内でのイベント発生は,外部の要因によって引き起こされるか,系内部の自己励起によって引き起こされるかのどちらか,あるいは両方によっている.ここでは自己励起機構を備えた一般化線形モデル(GLM)をデータにフィットさせることで外部時間変動と自己励起効果を選り分けてみせる.非線形Hawkesプロセスのシミュレーションによって生成されたデータでその手法が働くことを確認し,それを特定のハッシュタグをもったツイッターデータに応用した.ニュースメディアなどによる外因とリツィートによるイベントカスケード発生の影響を選り分けたところ,外因と内因がオリジナルツィートとリツィートに近い様子を示した.社会データの解析においてはまだ十分なノウハウがなかったので,ベルギーの研究者達の協力も得て国際共同研究としてまとめることができた.方法論は一般性の高い枠組なので,今後も多くのイベント時系列に応用することが可能と考えている.研究課題の「神経信号からネットワーク構造を推定し,そこに発現する活動パターンを予測する」については神経細胞が互いの結合を通して信号を交換している有様をGLMを用いて神経細胞間の回路構造を推定する枠組みも構築し,現在論文執筆中である.そこでは1000個のホジキンハクスリー型ニューロンのシミュレーションを行って検証したところ,高い推定能力を有することが明らかになり,それを実験で得られたデータに応用している.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] University of Namur(Belgium)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] CMA(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Identifying exogenous and endogenous activity in social media2018

    • 著者名/発表者名
      Fujita Kazuki、Medvedev Alexey、Koyama Shinsuke、Lambiotte Renaud、Shinomoto Shigeru
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 5 ページ: 052304-052304

    • DOI

      10.1103/physreve.98.052304

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Computational Neuroscience: Mathematical and Statistical Perspectives2018

    • 著者名/発表者名
      Kass Robert E.、Amari Shun-Ichi、Arai Kensuke、Brown Emery N.、Diekman Casey O.、Diesmann Markus、Doiron Brent、Eden Uri T.、Fairhall Adrienne L.、Fiddyment Grant M.、Fukai Tomoki、Gr?n Sonja、Harrison Matthew T.、Helias Moritz、Nakahara Hiroyuki、Teramae Jun-nosuke、et.al
    • 雑誌名

      Annual Review of Statistics and Its Application

      巻: 5 号: 1 ページ: 183

    • DOI

      10.1146/annurev-statistics-041715-033733

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Correlations and forecast of death tolls in the Syrian conflict.2017

    • 著者名/発表者名
      K. Fujita, S. Shinomoto, and L.E.C. Rocha
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 15737-15737

    • DOI

      10.1038/s41598-017-15945-x

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Inferring the source of fluctuations in neuronal activity2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Shinomoto and Kazuki Fujita
    • 学会等名
      Neural Coding workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of synaptic connections from parallel spike trains2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Shuhei Kurita, Katsunori Kitano, Kenji Mizuseki, Barry J. Richmond, Shigeru Shinomoto
    • 学会等名
      Neural Coding workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emergence of cascades in the linear and nonlinear Hawkes processes2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Shinomoto
    • 学会等名
      BIRS workshop “Brain Dynamics and Statistics: Simulation versus Data”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Inferring the origin of nonstationary fluctuation in event occurrences.2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Fujita, Shinsuke Koyama, and Shigeru Shinomoto
    • 学会等名
      Eighth International Workshop Statistical Analysis of Neuronal Data (SAND8)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inferring the source of fluctuation in neuronal activity.2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Shinomoto
    • 学会等名
      ICERM on Integrating Dynamics and Statistics in Neuroscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Toolbox for constructing the best histograms

    • URL

      http://www.ton.scphys.kyoto-u.ac.jp/~shino/histograms/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Fluctuations of event occurrences in a variety of networks2017

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-28  

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