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

2012 年度 実績報告書

動的脳の情報創成とカオス的遍歴の役割

計画研究

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 21120002
研究機関北海道大学

研究代表者

津田 一郎  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10207384)

研究分担者 藤井 宏  京都産業大学, 名誉教授 (90065839)
高橋 陽一郎  東京大学, 名誉教授 (20033889)
研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2014-03-31
キーワード複雑系科学 / 数理物理 / カオス力学系 / 脳神経科学 / 情報工学
研究実績の概要

研究代表者によって提案、その脳内活動における存在が予言された疑似アトラクター間の遷移ダイナミクスが、コミュニケーションと深く関係する大脳辺縁系、運動―視覚連合皮質などにおいて実証された。また、最近の実験はトップダウン情報のダイナミクスによって入力情報が選択されることを示し、研究代表者らが提唱してきたカオス的遍歴との関係が注目された。本計画研究では、このような背景のもとで、相互作用する脳の情報創成におけるカオス的遍歴の役割を明らかにすることでコミュニケーションにおける脳活動の動的状態を解明するための基盤を与えることを目的とする。本年度の研究成果は以下のとおりである。

[脳内ヘテロシステム間相互作用系] ・大脳新皮質内側側前頭前野および眼窩野と側頭葉、マイネルト核の相互作用により、視覚野からの情報経路が確立し、トップダウン注意によって視覚世界を理解する機構の数学モデルを構築した。特に、側頭葉から前頭葉への経路の中でアセチルコリンのニコチン性リセプターであるα7の欠損によって視野の一部にまったく異なるパターンが映し出されるレビー小体型認知症の特徴的な幻覚を再現するモデルの構築に成功した。 ・判断において迷いが生じるときの脳の数理モデルを二種類のドーパミンリセプターの動作を導入することで構築した。
[ヘテロ力学系ネットワーク系] ・二つの均質なモジュール構造から以下にしてヘテロなネットワーク構造が分化してくるかの研究を行い、情報伝搬最大原理のもとでそれが可能になることを発見した。
[ランダムな力学系 (Noised Dynamical Systems)] ・ヘテロ相互作用をする力学系の縮約モデルであるノイズ付きサイン写像のシミュレーションと解析を行い、カオス的遍歴的な振る舞いを観察し、解析した。 ・ミラーニューロンシステムの数理モデルを構築した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

レビー小体認知症の典型的な症例である視野の部分的幻覚を説明する数理モデルの構築に成功したことは予想をはるかに超える成果である。また、均質モジュールからヘテロ結合が生じる分化のシミュレーションに成功したことも予想をはるかに超える大きな成果である。

今後の研究の推進方策

H25年度が最終年度であるので、上記の特に進展した研究をさらに発展させ論文発表を行う。また国際会議でも発表を行い、その成果を国際レベルで発信していく。その他の研究に関しても引き続き継続して研究し、きめ細かいグループディスカッションを繰り返すことで大きく飛躍することを目指す。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Chaotic itinerancy.2013

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tsuda
    • 雑誌名

      Scholarpedia

      巻: 8(1) ページ: 4459

    • DOI

      doi:10.4249/scholarpedia.4459

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 脳を創造する共創の場2012

    • 著者名/発表者名
      津田一郎
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: Vol.51、No.11 ページ: 1056-1058

    • URL

      http://www.sice.or.jp/~journal/journal/sice51-11.html

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical analysis on duplicating-and-assimilating process: Toward the understanding of mirror-neuron systems.2012

    • 著者名/発表者名
      H. Kang
    • 雑誌名

      J. of Integrative Neuroscience

      巻: Vol.11, No.4 ページ: 363-384

    • DOI

      DOI: 10.1142/S0219635212500240

    • 査読あり
  • [学会発表] Mathematical modeling of the formation of episodic memory and its application to the dyamic functions in interacting brains.2012

    • 著者名/発表者名
      I. Tsuda
    • 学会等名
      2012 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Application (NOLTA2012)
    • 発表場所
      Gran Melia Victoria, Palma, Majorca, Spain
    • 年月日
      2012-10-22 – 2012-10-26
    • 招待講演
  • [学会発表] Cantor coding of the hippocampus in interacting brains2012

    • 著者名/発表者名
      I. Tsuda
    • 学会等名
      International Conference on Artificial Neural Networks (ICANN2012)
    • 発表場所
      ローザンヌ大学, Lausanne, Switzerland
    • 年月日
      2012-09-11 – 2012-09-14
    • 招待講演
  • [学会発表] Intermittent switching of information flow in coupled chaotic oscillators.2012

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Yamaguti
    • 学会等名
      Dynamic Brain Forum (DBF)
    • 発表場所
      Palacio de los Briones, Carmona, Seville, Spain
    • 年月日
      2012-09-03 – 2012-09-06
  • [学会発表] Chaotic itinerancy in dynamically coupled brains2012

    • 著者名/発表者名
      I. Tsuda
    • 学会等名
      Dynamic Brain Forum (DBF)
    • 発表場所
      Palacio de los Briones, Carmona, Seville, Spain
    • 年月日
      2012-09-03 – 2012-09-06
  • [学会発表] Why People See Things That Are Not There? -A Neurodynamical Account with a Conceptual Model2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tsukada
    • 学会等名
      Dynamic Brain Forum (DBF)
    • 発表場所
      Palacio de los Briones, Carmona, Seville, Spain
    • 年月日
      2012-09-03 – 2012-09-06
  • [学会発表] Deliberation or Rapid Decision: Some Implication from Modeling Temporal Interaction between D1-like and D2-like receptors.2012

    • 著者名/発表者名
      Yongtao Li
    • 学会等名
      Dynamic Brain Forum (DBF)
    • 発表場所
      Palacio de los Briones, Carmona, Seville, Spain
    • 年月日
      2012-09-03 – 2012-09-06
  • [学会発表] A Communication Model Based on Novelty-induced Learning.2012

    • 著者名/発表者名
      Yongtao Li
    • 学会等名
      The 5th Shanghai International Symposium on Nonlinear Sciences And Applications
    • 発表場所
      Shanghai Yangtze Cruise, China
    • 年月日
      2012-06-27 – 2012-07-03
  • [学会発表] Cantor sets meet the brain.2012

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 学会等名
      The 5th Shanghai International Symposium on Nonlinear Sciences And Applications
    • 発表場所
      Shanghai Yangtze Cruise, China
    • 年月日
      2012-06-27 – 2012-07-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Intermittent switching of phase differences in coupled chaotic oscillators and coupled circle map.2012

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Yamaguti
    • 学会等名
      The 5th Shanghai International Symposium on Nonlinear Sciences And Applications
    • 発表場所
      Shanghai Yangtze Cruise, China
    • 年月日
      2012-06-27 – 2012-07-03
  • [学会発表] The dynamics of memory retrieval in the neural networks of Pinsky-Rinzel type of neurons.2012

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Tsukada
    • 学会等名
      The 5th Shanghai International Symposium on Nonlinear Sciences And Applications
    • 発表場所
      Shanghai Yangtze Cruise, China
    • 年月日
      2012-06-27 – 2012-07-03
  • [学会発表] Ten Hierarchies of Mathematical Modeling on Neural Dynamics.2012

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 学会等名
      West-Lake Workshop on Computing Neuroscienc
    • 発表場所
      Zhejiang University, China
    • 年月日
      2012-06-25 – 2012-06-25
    • 招待講演
  • [備考] 津田一郎HP

    • URL

      http://cls.es.hokudai.ac.jp/index.html

URL: 

公開日: 2018-02-02  

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