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マクロ神経回路活動とメゾ神経回路構造を同定するデータ解析技術の開発.

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 25115728
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
研究機関国立情報学研究所

研究代表者

小林 亮太  国立情報学研究所, 情報学プリンシプル研究系, 助教 (70549237)

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
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード計算論的神経科学 / データマイニング / 機械学習 / 統計科学 / シミュレーション
研究実績の概要

脳内の神経回路がどのような仕組みによって情報処理を実現しているかを知ることは脳科学における重要な目標の一つである.この目標を実現するため,本研究課題では実験データ (多細胞同時計測スパイクデータ,単一神経細胞膜電位データ,カルシウムイメージングデータなど) から情報処理中の神経回路の振る舞いを同定する手法を開発することを目的とする.
平成26年度は,1. 多細胞同時計測データから神経細胞間のシナプス結合を推定する技術,2. 膜電位データから神経細胞へのシナプス入力を推定する技術の研究を進めた.研究項目 1 (多細胞同時計測データの解析) については,シナプス結合が存在するかどうかを判定する統計的手法の開発に取り組んだ (Kurita, Yamanaka, Kobayashi et al., JNNS 2014).研究項目2 (膜電位データの解析) に関しては,状態空間モデル (Kobayashi, Shinomoto and Lansky, Neural Computation 2011) を用いて,実験で用いる刺激が興奮性,抑制性シナプス入力へ与える影響を調べるためのデータ解析手法を構築した.モルモットの聴覚野から計測された膜電位データに開発手法を適用して,トーン刺激がシナプス入力へ与える影響を調べた (Kobayashi, He and Lansky, Frontiers in Computational Neuroscience 2015).また,本学術領域の西丸広史 准教授 (筑波大学) とマウスの脊髄における歩行運動発現中におけるシナプス入力を調べる共同研究を開始させた (Nishimaru, Kobayashi, Itohara et al., SFN 2014).

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

    (33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、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (28件) (うち招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Estimation of the synaptic input firing rates and characterization of the stimulation effects in an auditory neuron2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R, He J, Lansky P.
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 9 ページ: 59-59

    • DOI

      10.3389/fncom.2015.00059

    • 関連する報告書
      2014 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] Population coding is essential for rapid information processing in the moth antennal lobe2013

    • 著者名/発表者名
      R Kobayashi, S. Namiki, R. Kanzaki, K. Kitano, I. Nishikawa, P. Lansky
    • 雑誌名

      Brain Research

      巻: 1536 ページ: 88-96

    • DOI

      10.1016/j.brainres.2013.05.007

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of network topology on inference of synaptic connectivity from multi-neuronal spike data simulated by a large-scale cortical network model2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • 雑誌名

      Journal of Computational Neuroscience

      巻: 35 号: 1 ページ: 109-124

    • DOI

      10.1007/s10827-013-0443-y

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Estimation of excitatory and inhibitory input rate from a single voltage trace.2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R.
    • 学会等名
      CNS 2015 meeting: Workshop "Stochastic Neural Dynamics
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-07-18 – 2015-07-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] How slow K+ currents impact on spike generation mechanism?2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R, Kitano K.
    • 学会等名
      CNS 2015 meeting
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-07-18 – 2015-07-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Dynamics on global brain networks at the neuronal resolution2015

    • 著者名/発表者名
      Shimono M, Kobayashi R.
    • 学会等名
      CNS 2015 meeting
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-07-18 – 2015-07-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] フェロモン源探索モデルのシミュレーションとその性能評価2015

    • 著者名/発表者名
      小林 亮太, Lansky P.
    • 学会等名
      2015年度 人工知能学会全国大会
    • 発表場所
      公立はこだて未来大学
    • 年月日
      2015-05-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 脳神経シミュレーションによる人工知能技術開発の試み2015

    • 著者名/発表者名
      小林 亮太
    • 学会等名
      ワークショップ「第1回 人工知能による科学・技術の革新」
    • 発表場所
      大阪イノベーションハブ
    • 年月日
      2015-04-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] α-キメリンノックアウトマウスの歩行の際の脊髄運動ニューロンへのシナプス入力の測定と推定2015

    • 著者名/発表者名
      Nishimaru H, Kobayashi R, Itohara S, Iwasato T
    • 学会等名
      第92回日本生理学会大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場, 展示場
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 神経細胞の発火特性が ISI スケーリング則に与える影響について2015

    • 著者名/発表者名
      小山慎介, 小林亮太
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 遅いカリウム電流が神経細胞の信号処理に与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      小林 亮太, 北野 勝則
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of slow K+ current on spike generation mechanism of a neuron2015

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R
    • 学会等名
      Workshop on Rhythms and Waves in Neural Systems -From Mathematics to Neuroscience-
    • 発表場所
      東京大学 先端科学技術研究センター
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Estimating excitatory and inhibitory synaptic input from a single voltage trace2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R, He J, Lansky P.
    • 学会等名
      Neuroscience 2014 (SFN 2014)
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synaptic modulation of spinal motoneurons during locomotor-like rhythmic activity in the alpha-chimaerin knockout mouse in vitro.2014

    • 著者名/発表者名
      Nishimaru H, Kobayashi R, Itohara S, Iwasato T.
    • 学会等名
      Neuroscience 2014 (SFN 2014)
    • 発表場所
      Washington DC, USA
    • 年月日
      2014-11-15 – 2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] A model reduction of Hodgkin-Huxley model with slow K+ currents.2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R, Kitano K.
    • 学会等名
      Neural Coding 2014
    • 発表場所
      INRA, France
    • 年月日
      2014-10-06 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of slow K+ current on the spike threshold of a neuron2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R, Kitano K.
    • 学会等名
      Neuroscience 2014 (第37回日本神経科学大会)
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Minimal time length of spike trains for the inference of connectivity2014

    • 著者名/発表者名
      Kurita S, Yamanaka Y, Kobayashi R, Kitano K, Shinomoto S.
    • 学会等名
      Annual Conference of the Japanese Neural Network Society (JNNS 2014)
    • 発表場所
      Future University Hakodate, 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] A comparison of methods for estimating synaptic connectivity based on the simulated spike data2014

    • 著者名/発表者名
      Okino M, Kobayashi R, Kitano K.
    • 学会等名
      Annual Conference of the Japanese Neural Network Society (JNNS 2014)
    • 発表場所
      Future University Hakodate, 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] Estimation of excitatory and inhibitory input rates from a single voltage trace2014

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi R.
    • 学会等名
      Mathematical Modeling and Statistical Analysis in Neuroscience
    • 発表場所
      the University of Copenhagen, Denmark.
    • 年月日
      2014-07-02 – 2014-07-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経シナプス入力の推定: 神経細胞間の通信を傍受する2014

    • 著者名/発表者名
      小林 亮太
    • 学会等名
      2014年度第10回電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス時限研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多細胞スパイクデータからのシナプス結合推定2014

    • 著者名/発表者名
      沖野 将人, 小林 亮太, 北野 勝則
    • 学会等名
      2014年度第10回電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス時限研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-05-19 – 2014-05-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 栗田修平, 小林亮太, 北野勝則, 篠本滋2014

    • 著者名/発表者名
      神経回路シミュレーションデータを用いた結合推定
    • 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] 小林亮太, 北野勝則2014

    • 著者名/発表者名
      遅いカリウム電流は神経細胞のスパイク閾値へ影響を与える
    • 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] Slow potassium currents underlie the spike threshold dynamics of multi-timescale adaptive threshold model2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • 学会等名
      Neuroscience 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A simple model that can accurately predict spike timings generated by various kinds of neurons2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi
    • 学会等名
      Neural Coding: Information Beyond Shannon
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Inferring synaptic connections from multiple spike train data2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi
    • 学会等名
      Talk at Forschungszentrum Julich
    • 発表場所
      Forschungszentrum Julich
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Estimating synaptic connections from multiple spike trains based on a coupled escape rate model2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • 学会等名
      CNS 2013
    • 発表場所
      Paris, France
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Conductance estimation of a conductance-based neuron model by the differential evolution algorithm2013

    • 著者名/発表者名
      Mao Suzuka, Kobayashi Ryota , Katsunori Kitano
    • 学会等名
      CNS 2013
    • 発表場所
      Paris, France
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Inference of synaptic connections from multiple spike train data based on a coupled escape rate model2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Katsunori Kitano
    • 学会等名
      Modeling Neural Activity: Statistics, Dynamical Systems, and Networks
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Decoding odor identity from neural activity in the moth antennal lobe.2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Shigehiro Namiki, Ryohei Kanzaki, Katsunori Kitano, Ikuko Nishikawa, Petr Lansky
    • 学会等名
      Neuro2013
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 小林亮太2013

    • 著者名/発表者名
      多様な神経細胞のスパイク時系列を予測できる神経細胞モデル
    • 学会等名
      2013年度第1回電子情報通信学会複雑コミュニケーションサイエンス時限研究会
    • 発表場所
      立命館大学 びわこくさつキャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 国立情報学研究所 小林 亮太

    • URL

      http://research.nii.ac.jp/~r-koba/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 国立情報学研究所: 小林 亮太

    • URL

      http://www.nii.ac.jp/faculty/informatics/kobayashi_ryota/

    • 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  

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