• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

複数のリズムを内在する神経ネットワークの推定手法の開発と機能的意味の検証

公募研究

研究領域メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
研究課題/領域番号 25115719
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 生物系
研究機関京都大学

研究代表者

青柳 富誌生  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (90252486)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014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)
2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2013年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード脳・神経 / 位相振動子 / ネットワーク / リズム
研究実績の概要

ニューロンが回路を形成し互いに相互作用することで現れる典型的な挙動としてリズムをもつ神経活動がある.しかし,そのような神経活動が示すリズムの生成機構や機能的役割はよくわかっていない.本研究では,そのような神経リズムを研究する上で,下記の二つのテーマに関して研究を行った.
第一の研究の目的は,リズミックな活動を示す実験データからリズム間の機能的ネットワーク構造の統計的推定手法を開発し,複数の測定部位のリズム活動が如何なる関係にあるのか,力学系の観点から定量的に明らかにすることである.開発した手法では,リズム間の相互作用が一方向的か双方向的か(リズム間の因果性)も考察可能であり,Hodgkin-Huxleyタイプのモデルから生成した模擬データで手法の有用性を確認した.また,手始めに素子数が少ない実データとして,神経系とは少し異なるが広い意味での運動制御機構に関係する歩行運動のデータなどに関して適用を行った.
第二の研究の目的は,一見不可解な解剖学的知見に関して,リズム活動の側面から機能的意味を探ることである.具体的には,Fast Spiking neuron間において,抑制性シナプス結合が有意に遠位の樹状突起に形成されている解剖学的知見がある.これは,近位に興奮性結合がある場合,一見意味のない結合に思えるかもしれない.しかしながら,樹状突起の遠位に抑制,近位に興奮性シナプス結合がある場合,たとえ弱い抑制性シナプス結合でもリズムを制御している可能性がある.これに関して,コンパートメントモデル等を用いて位相縮約により解析を行った.結果として,ギャップ結合が存在する場合に,細胞体より中程度の距離の樹状突起上にシナプス結合を有すると,同期が促進されることが判明した.なお,このテーマは計画班A01の金子武嗣教授(京大医)の研究グループとの共同研究の成果である.

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Self-organization of complex networks as a dynamical system2015

    • 著者名/発表者名
      Takaaki AOKI, Koichiro YAWATA and Toshio AOYAGI
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 91 号: 1 ページ: 012908-012908

    • DOI

      10.1103/physreve.91.012908

    • NAID

      120005672538

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A biologically plausible learning rule for the Infomax on recurrent neural networks2014

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa T, Kaneko T, Aoyagi T
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 8 ページ: 143-162

    • DOI

      10.3389/fncom.2014.00143

    • NAID

      120005539297

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A mathematical model of negative covariability of inter-columnar excitatory synaptic actions caused by presynaptic inhibition2013

    • 著者名/発表者名
      Saito M, Tanaka T, Sato H, Toyoda H, Aoyagi T, Kang Y
    • 雑誌名

      The European Journal of euroscience

      巻: 38 号: 7 ページ: 2999-3007

    • DOI

      10.1111/ejn.12299

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Bayesian estimation of simple models for networked oscillators based on experimental data2014

    • 著者名/発表者名
      Kaiichiro Ota and Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      NetCon@ECCS'14
    • 発表場所
      IMT Institute for Advanced Studies, Lucca, Italy
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] トランスファー・エントロピーによる非線形振動子間の結合の状態評価2014

    • 著者名/発表者名
      清水りな, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回秋季大会
    • 発表場所
      愛知県中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 少数自由度結合振動子系におけるカオス性と結合パターンの関係2014

    • 著者名/発表者名
      寺田裕, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回秋季大会
    • 発表場所
      愛知県中部大学春日井キャンパス
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Inferring a dynamical model of interacting neural oscillations based on observed time-series data,2014

    • 著者名/発表者名
      Kaiichiro Ota and Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      24th Annual Conference of Japanese Neural Network Society (2014/8/27-2014/8/29), Future University Hakodate, Hokkaido, Japan, 2014/8/27, poster.
    • 発表場所
      Future University Hakodate, Hokkaido, Japan
    • 年月日
      2014-08-27 – 2014-08-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] The co-evolving dynamics of the temporally changing network and the diffusion dynamics of a resource2014

    • 著者名/発表者名
      Koichiro Yawata, Takaaki Aoki, Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      JSMB/SMB 2014
    • 発表場所
      Osaka International Convention Center, Osaka
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Analyzing interacting rhythms using dynamical systems theory and Bayesian statistics: An application to human walking dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Kaiichiro Ota, Tetsuro Funato, Nozomi Tomita, Shinya Aoi, Kazuo Tsuchiya, and Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      JSMB/SMB 2014
    • 発表場所
      Osaka International Convention Center, Osaka, Japan,
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] カオスを実現する振動子ネットワークの探索2014

    • 著者名/発表者名
      寺田裕, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Actor-Criticモデルにおける情報量最大化学習とその生物学的実装2014

    • 著者名/発表者名
      早川隆, 金子武嗣, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 実験データに基づく位相縮約系の統計的推定2014

    • 著者名/発表者名
      青柳富誌生, 太田絵一郎
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 動的に変化するネットワークにおける平衡状態の安定性2014

    • 著者名/発表者名
      青木高明,八幡晃一郎,青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Estimating the phase response curve of human walking using WSTA method2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuro Funato, Yuki Yamamoto, Shinya Aoi, Nozomi Tomita, Takashi Imai, Toshio Aoyagi, Kazuo Tsuchiya
    • 学会等名
      SICE Annual Conference 2013,
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Equilibrium state of an adaptive network depending on diffusion dynamics of a resource2013

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Koichiro Yawata, Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      International Workshop on Phase Transition, Critical Phenomena and Related Topics in Complex Networks
    • 発表場所
      Hokkaido University, Sapporo
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A General Framework for Learning of Cortical Dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Hayakawa, Takeshi Kaneko, Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      Modeling Neural Activity: Statistics, Dynamical Systems, and Networks
    • 発表場所
      Lihue, Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A Bayesian method for uncovering interactions in neural oscillator networks based on reduction theory of dynamical systems2013

    • 著者名/発表者名
      Kaiichiro Ota, Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      Modeling Neural Activity: Statistics, Dynamical Systems, and Networks
    • 発表場所
      Lihue, Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ネットワーク上のダイナミクスの数理モデル ーリズムや拡散を題材としてー2013

    • 著者名/発表者名
      青柳富誌生
    • 学会等名
      第53回生物物理 夏の学校
    • 発表場所
      伊豆
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Organization of complex networks as a dynamical system

    • 著者名/発表者名
      Takaaki Aoki, Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      RIMS Conference on New Directions in Applied Dynamical Systems & The 6th CREST-SBM International Conference
    • 発表場所
      Research Institute for Mathematical Sciences (RIMS), Kyoto, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi