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樹状突起における脳内ヘテロ情報の統合メカニズムの解明

公募研究

研究領域ヘテロ複雑システムによるコミュニケーション理解のための神経機構の解明
研究課題/領域番号 22120506
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
研究機関東京大学

研究代表者

大森 敏明  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教 (10391898)

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 *注記
7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2010年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード樹状突起 / 時空間ダイナミクス / イメージングデータ / 統計的情報抽出 / ベイズ統計 / 機械学習 / 計算論的神経科学 / 非線形動力学 / 膜特性 / 統計的推定 / カルマンフィルタ / 隠れ状態 / 情報抽出 / 数理神経科学 / 統計神経科学
研究概要

本研究課題の2年度目に当たる本年度には,まず,樹状突起上の膜特性分布を推定する統計的手法を深化させるための研究を遂行した.空間的構造を考慮した樹状突起の数理モデルへ適用可能な統計学的手法を構築し,樹状突起に不均一に分布する膜抵抗の空間分布を推定する手法を構成した.さらに,不連続性を示す膜特性の空間分布をもつ樹状突起に対しても適用可能な推定法を考案し,膜特性のヘテロ性における変化点を検出することが可能な方法論を構築し,提案アルゴリズムを用いることにより,予め,膜特性が従う候補の分布関数が得られない場合でも,膜特性の空間分布を推定可能であることを示した.これらの研究により,樹状突起におけるヘテロ性を推定するための統計学的な方法論の構築に成功した.本研究課題で構築された樹状突起におけるヘテロ性を推定するための統計学的な方法論は,英文の学術論文として公表するとともに,国内外の学会において発表を行った.さらに,樹状突起に対する入力情報のヘテロ性と樹状突起膜特性が示すヘテロ性の関係性を明らかにするために,膜特性の不均一性を考慮したマルチコンパートメントモデルを用いた数値シミュレーション研究を遂行した.この成果は,東京大学における招待講演や国内学会において発表を行った.加えて,時系列データに含まれているヘテロ情報間の情報分離を実現する確率的時系列解析法の構築に成功した.提案モデルを用いた検証により,提案モデルは,雑音が重畳された環境下でも,ヘテロな情報として時系列データに含まれる緩やかに変化する成分とその他の成分を自動的に分離可能であることを示した.

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (15件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (32件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Statistical Estimation of Non-Uniform Distribution of Dendritic Membrane Properties2012

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      巻: 3(掲載決定)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 確率的Slow Feature Analysisにおける観測ノイズの影響2012

    • 著者名/発表者名
      関口智樹, 大森敏明, 岡田真人
    • 雑誌名

      情報処理学会論文誌数理モデル化と応用

      巻: (未定)(掲載決定)

    • NAID

      110008791145

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 確率的Slow Feature Analysisにおける観測ノイズの影響2012

    • 著者名/発表者名
      関口智樹, 大森敏明, 岡田真人
    • 雑誌名

      情報処理学会研究報告

      巻: 2012-MPS-87

    • NAID

      110008791145

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] スパースな局在興奮を持つ神経回路モデル2012

    • 著者名/発表者名
      萬田暁, 大森敏明, 北園淳, 岡田真人
    • 雑誌名

      電子時報通信学会技術研究報告

      巻: 111-419 ページ: 137-142

    • NAID

      110009482128

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 神経細胞の位相応答曲線における摂動強度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      飯田宗徳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: (未定)(掲載決定)

    • NAID

      110009546307

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] ベイズ推定法による定量的カルシウム動態推定2012

    • 著者名/発表者名
      角田敬正, 織田善晃, 大森敏明, 井上雅司, 宮川博義, 岡田真人, 青西亨
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: (未定)(印刷中)

    • NAID

      110009546331

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] Measurement of Infinitesimal Phase Response Curves from Noisy Real Neurons2011

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Ota, Toshiaki Omori, Shigeo Watanabe, Hiroyoshi Miyakawa, Masato Okada, Toru Aonishi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 84

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nonlinear Effect on Phase Response Curve of Neuron Model2011

    • 著者名/発表者名
      Munenori Iida, Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 雑誌名

      Lecture Notes in Computer Science

      巻: 7064 ページ: 240-250

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Dendritic Spatiotemporal Calcium Dynamics by Nonlinear State Space Modeling2011

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Tsunoda, Yoshiaki Oda, Toshiaki Omori, Masashi Inoue, Hiroyoshi Miyakawa, Masato Okada, Toru Aonishi
    • 雑誌名

      Proceedings of 18^<th> International Conference on Modeling and Simulation Technology

      ページ: 336-343

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slow Feature Analysisへの確率伝搬法の適用2011

    • 著者名/発表者名
      関口智樹, 大森敏明, 岡田真人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 111-157 ページ: 31-36

    • NAID

      110008800918

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 樹状突起上に不均一に分布する膜応答特性を統計的に推定する2011

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: 111-157 ページ: 65-70

    • NAID

      110008800924

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 海馬システムの数理モデル2011

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 岡田真人
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience

      巻: 29 ページ: 162-166

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] ラインプロセスを用いた樹状突起の膜抵抗分布の統計的推定2011

    • 著者名/発表者名
      北園淳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 雑誌名

      電子情報通信学会技術研究報告

      巻: NC2010-185 ページ: 343-348

    • NAID

      110008689871

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of Intracellular Calcium Ion Concentration by Nonlinear State Space Modeling and EM Algorithm for Parameter Estimation2010

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Tsunoda, Toshiaki Omori, Hiroyoshi Miyakawa, Masato Okada, Toru Aonishi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 79

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical Calibration Method for Physiological Ca2+ Fluorescence Signals2010

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Tsunoda, Yoshiaki Oda, Toshiaki Omori, Masato Okada, Masashi Inoue, Hiroyoshi Miyakawa, Toru Aonishi
    • 雑誌名

      Australian Journal of Intelligent Information Processing Systems

      巻: 11 ページ: 29-34

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 樹状突起膜電位の時空間ダイナミクスを統計的に推定する2012

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞の位相応答曲線に対する摂動強度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      飯田宗徳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 膜電位イメージングに基づく樹状突起の膜抵抗の不均一分布の推定2012

    • 著者名/発表者名
      北園淳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Slow Feature Analysisへの確率伝搬法の適用2012

    • 著者名/発表者名
      関口智樹, 大森敏明, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スパースな局在興奮を持つ神経回路モデル2012

    • 著者名/発表者名
      萬田暁, 大森敏明, 北園淳, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第67回年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(兵庫県)
    • 年月日
      2012-03-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] ベイズ推定法による定量的カルシウム動態推定2012

    • 著者名/発表者名
      角田敬正, 織田善晃, 大森敏明, 井上雅司, 宮川博義, 岡田真人, 青西亨
    • 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
      玉川大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞の位相応答曲線における摂動強度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      飯田宗徳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 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
      玉川大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] スパースな局在興奮を持つ神経回路モデル2012

    • 著者名/発表者名
      萬田暁, 大森敏明, 北園淳, 岡田真人
    • 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
      公立はこだて未来大学(北海道)
    • 年月日
      2012-01-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Extended Kalman Filter for Estimation of Dendritic Spatiotemporal Calcium Dynamics2011

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Tsunoda, Yoshiaki Oda, Toshiaki Omori, Masashi Inoue, Hiroyoshi Miyakawa, Masato Okada, Toru Aonishi
    • 学会等名
      21st Annual Conference of the Japanese Neural Network Society, Okinawa Institute of Science and Technology
    • 発表場所
      Okinawa Institute of Science and Technology (沖縄県)
    • 年月日
      2011-12-17
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Statistical Estimation of Dendritic Membrane Resistance Distribution Using the Line Process2011

    • 著者名/発表者名
      Jun Kitazono, Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Society for Neuroscience (Neuroscience 2011)
    • 発表場所
      Washington Convention Center, Washington D.C., U.S.A.
    • 年月日
      2011-11-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Nonlinear Effect on Phase Response Curve of Neuron Model2011

    • 著者名/発表者名
      Munenori Iida, Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 学会等名
      18th International Conference on Neural Information Processing (ICONIP2011)
    • 発表場所
      Shanghai, China
    • 年月日
      2011-11-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of Dendritic Spatiotemporal Calcium Dynamics by Nonlinear State Space Modeling2011

    • 著者名/発表者名
      Takamasa Tsunoda, Toru Aonishi, Hiroyoshi Miyakawa, Masashi Inoue, Masato Okada, Toshiaki Omori, Yoshiaki Oda
    • 学会等名
      30^<th> International Conference on Modeling and Simulation Technology
    • 発表場所
      Tokai University Takanawa Campus (東京都)
    • 年月日
      2011-10-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 樹伏突起上に不均一に分布する膜応答特性を統計的に推定する2011

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      電子時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
      神戸大学(兵庫県)
    • 年月日
      2011-07-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Slow Feature Analysisへの確率伝搬法の適用2011

    • 著者名/発表者名
      関口智樹, 大森敏明, 岡田真人
    • 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
      神戸大学(兵庫県)
    • 年月日
      2011-07-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] リズム現象の数理~非線形神経システムへの位相縮約によるアプローチ2011

    • 著者名/発表者名
      大森敏明
    • 学会等名
      第88回知能化医療システム研究会
    • 発表場所
      笠岡第一病院(岡山県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-23
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 樹状突起に不均一に分布する膜応答特性の推定~ベイズ統計に基づく情報抽出~2011

    • 著者名/発表者名
      大森敏明
    • 学会等名
      第5回学融合ビジュアライゼーションシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(千葉県)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-24
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Statistical Estimation of Non-Uniform Distribution of Dendritic Membrane Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Cognitive Neurodynamics
    • 発表場所
      Hilton Niseko Village (北海道)
    • 年月日
      2011-06-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 樹状突起上に不均一に分布する膜応答特性の統計的推定2011

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ラインプロセスを用いた樹状突起の膜抵抗分布の統計的推定2011

    • 著者名/発表者名
      北園淳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞の位相応答曲線における非線形効果2011

    • 著者名/発表者名
      飯田宗徳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      日本物理学会第66回年次大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県)
    • 年月日
      2011-03-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ラインプロセスを用いた樹状突起の膜抵抗分布の統計的推定2011

    • 著者名/発表者名
      北園淳, 大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 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
      玉川大学(東京都)
    • 年月日
      2011-03-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Statistical Estimation of Non-Uniform Distribution of Dendritic Membrane Properties2011

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 学会等名
      Japan-Germany Joint Workshop on Computational Neuroscience
    • 発表場所
      恩納村(沖縄県)OISTシーサイドハウス
    • 年月日
      2011-03-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 樹状突起膜電位の時空間ダイナミクスを統計的に推定する2010

    • 著者名/発表者名
      大森敏明
    • 学会等名
      統計数理研究所研究会「神経科学と統計科学の対話」
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都)
    • 年月日
      2010-12-19
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Switch of Encoding Characteristics in Single Neurons by Subthreshold and Suprathreshold Stimuli2010

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 学会等名
      40th Annual Meeting, Society for Neuroscience (Neuroscience 2010)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2010-11-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 樹状突起上に不均一に分布する膜応答特性の統計的推定2010

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      計測自動制御学会第25回生体・生理工学シンポジウム(BPES 2010)
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2010-09-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Opening Remarks : "Dynamic Clamp : Bridging between Theory and Experiment"2010

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Omori
    • 学会等名
      Joint Conference of the 33rd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, the 53rd Annual Meeting of the Japanese Society for Neurochemistry, and the 20th Annual Meeting of Japanese Neural Network Society (Neuro2010)
    • 発表場所
      Kobe Convention Center, Kobe, Japan
    • 年月日
      2010-09-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 位相応答曲線測定のためのベイズ統計手法とダイナミッククランプ技術2010

    • 著者名/発表者名
      青西亨, 角田敬正, 大森敏明, 岡田真人, 宮川博義, 太田桂輔
    • 学会等名
      第33回日本神経科学大会第53回日本神経化学学会大会第20回日本神経回路学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2010-09-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Spike triggered covarianceによる神経振動子の特徴空間導出2010

    • 著者名/発表者名
      太田桂輔, 大森敏明, 渡辺重夫, 宮川博義, 岡田真人, 青西亨
    • 学会等名
      第33回日本神経科学大会第53回日本神経化学学会大会第20回日本神経回路学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2010-09-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] カルシウムイメージング時系列データから細胞内Ca2+濃度の統計的定量化2010

    • 著者名/発表者名
      角田敬正, 大森敏明, 宮川博義, 岡田真人, 青西亨
    • 学会等名
      第33回日本神経科学大会第53回日本神経化学学会大会第20回日本神経回路学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2010-09-04
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 樹状突起上に不均一に分布する膜応答特牲の統計的推定2010

    • 著者名/発表者名
      大森敏明, 青西亨, 岡田真人
    • 学会等名
      第33回日本神経科学大会第53回日本神経化学学会大会第20回日本神経回路学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸コンベンションセンター(兵庫県)
    • 年月日
      2010-09-02
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] イメージングデータからの神経樹状突起ダイナミクスの抽出2010

    • 著者名/発表者名
      大森敏明
    • 学会等名
      第3回学融合ビジュアライゼーションシンポジウム
    • 発表場所
      東京大学武田ホール(東京都)
    • 年月日
      2010-05-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Statistical Estimation of Non-Uniform Dendritic Membrane Properties2010

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Omori, Toru Aonishi, Masato Okada
    • 学会等名
      The Fourth International Neural Microcircuitry Conference, Signal Processing Mechanism of Cortical Neurons
    • 発表場所
      名護市(沖縄県)カヌチャリゾート
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researchmap.jp/omori

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~omoritos/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://mns.k.u-tokyo.ac.jp/~omori/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researchmap.jp/omori/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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