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2013 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) 2009-07-23 – 2014-03-31
キーワード幻覚の数理モデル / ヘテロ結合力学系 / 発展型切り替え写像系
研究概要

本計画研究では、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ことを目的とした。本計画研究では、 [1] 脳内ヘテロシステム間相互作用系、[2]ヘテロ力学系ネットワーク系、[3] ランダム力学系の三系からなる方法論によって研究を実施してきた。
本年度は、以下の研究成果がそれぞれの系であがった。
1.前頭眼野、側頭葉、視覚野と大脳辺縁系、マイネルト核との長距離相互作用の欠損、特にニコチン性のアセチルコリン受容体α7の欠損によって視覚野の視野の一部に幻覚が生じる数理モデルを構築し、カオス的遍歴によるアトラクター遷移が起きなくなることが幻覚の数理機構であるという仮説を提案した。
2.脳内にヘテロなネットワークモジュールが構築される数理モデルを提案し、ヘテロ相互作用の意義の一端を明らかにし、コミュニケーションにおいてヘテロ性が担う役割を明らかにした。
3.B班公募班であるローレンス班との共同研究において、ラットが探索における熟慮行動を起こす時の海馬神経活動を解析し、複数の力学系の切り替え確率が時間的に変化する発展型切り替え写像系が良いモデルになることを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Information flow in heterogeneously interacting systems2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaguti, I. Tsuda, Y. Takahashi
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics

      巻: 8(1) ページ: 17-26

    • DOI

      10.1007/s11571-013-9259-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transitory memory retrieval in a biologically plausible neural network model2013

    • 著者名/発表者名
      H. Tsukada, Y. Yamaguti, I. Tsuda
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics

      巻: 7(5) ページ: 409-416

    • DOI

      10.1007/s11571-013-9244-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novelty-induced memory transmission between two nonequilibrium neural networks2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Li, I. Tsuda
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics

      巻: 7(3) ページ: 225-236

    • DOI

      10.1007/s11571-012-9231-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inhibitory Network Dependency in Cantor Coding2013

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Fukushima, Yoshikazu Isomura, Yutaka Yamaguti, Shigeru Kuroda, Ichiro Tsuda
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      巻: - ページ: 635-640

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_85

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Communicative Model: Can We Interpret Neural Dynamics of Understanding?2013

    • 著者名/発表者名
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      巻: - ページ: 551-558

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_74

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Attentional Cholinergic Projections May Induce Transitions of Attractor Landscape via Presynaptic Modulations of Connectivity2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Fujii, Takashi Kanamaru, Kazuyuki Aihara, Ichiro Tsuda
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      巻: - ページ: 97-103

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_14

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Towards Understanding of Neural Dynamics in Communicating Brains2013

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

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      巻: - ページ: 415-420

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_56

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transitory Memory Retrieval in the Neural Networks Composed of Pinsky-Rinzel Model Neurons2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Tsukada, Yutaka Yamaguti, Hiroshi Fujii, Ichiro Tsuda
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      巻: - ページ: 683-689

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_91

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation of Attractor Landscape via Cholinergic Presynaptic Modulations: A Computational Study Using a Phase Neuron Model2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kanamaru, Hiroshi Fujii, Kazuyuki Aihara
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 8(1) ページ: e53854

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0053854

    • 査読あり
  • [学会発表] A predictive model of theta phase shift during fixation in the hippocampus2014

    • 著者名/発表者名
      西田洋司、高橋宗良、山口裕、津田一郎、ローレンス・ヨハン
    • 学会等名
      第30回日本脳電磁図トポグラフィ研究会
    • 発表場所
      福岡山王ホール(福岡県)
    • 年月日
      20140111-20140112
  • [学会発表] Gamma波の伝搬に対する抑制性細胞の役割2014

    • 著者名/発表者名
      田島実香、山口裕、津田一郎
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 第14回 冬のワークショップ
    • 発表場所
      ルスツリゾート(北海道)
    • 年月日
      20140108-20140110
  • [学会発表] カオス脳理論からコミュニケーション神経情報学へ向けて2013

    • 著者名/発表者名
      津田一郎
    • 学会等名
      第26回情報伝送と信号処理ワークショップ(CSWS)
    • 発表場所
      登別温泉第一滝本館(北海道)
    • 年月日
      20131113-20131113
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling the Genesis of Functional Elements in the Networks of Interacting Units2013

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Innovative Mathematical Modeling
    • 発表場所
      The University of Tokyo(東京)
    • 年月日
      20131112-20131112
    • 招待講演
  • [学会発表] Evolution of Heterogeneous Modules via Maximization of Bi-directional Information Transmission2013

    • 著者名/発表者名
      山口裕、津田一郎
    • 学会等名
      2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      20130829-20130901
  • [学会発表] A Plausible Model of Hippocampal-VTA Microcircuits2013

    • 著者名/発表者名
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      20130829-20130901
  • [学会発表] A Neurodynamical Account for Visual Hallucinations in Dementia with Lewy Bodies (DLB) with a Conceptual Model2013

    • 著者名/発表者名
      塚田啓道、藤井宏、津田一郎、合原一幸
    • 学会等名
      2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • 年月日
      20130829-20130901
  • [学会発表] Classes of Mathematical Modeling for Brain Dynamics2013

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      The Third Joint IEEE International Conference on Development and Learning and on Epigenetic Robotics
    • 発表場所
      Osaka City Central Public Hall(大阪府)
    • 年月日
      20130818-20130822
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳ダイナミクスの数理構造と医療2013

    • 著者名/発表者名
      津田一郎
    • 学会等名
      北大-理研ジョイントシンポジウム「未来医療を拓く生体予測シミュレーション」
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • 年月日
      20130801-20130801
    • 招待講演
  • [学会発表] A genesis of components in the networks of interacting units2013

    • 著者名/発表者名
      Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics(ICCN’13)
    • 発表場所
      Agora for Biosystems, (Sigtuna,Sweden)
    • 年月日
      20130623-20130627
    • 招待講演
  • [学会発表] Recurrent complex visual hallucinations in dementia with Lewy Bodies (II): a neurodynamical account based on nicotinic receptor loss hypothesis with a conceptual model2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Tsukada, Hiroshi Fujii, Ichiro Tsuda and Kazuyuki Aihara
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics(ICCN’13)
    • 発表場所
      Agora for Biosystems, (Sigtuna,Sweden)
    • 年月日
      20130623-20130627
  • [学会発表] A computational model of hippocampal-VTA microcircuits: Why expectation of reward in rat striatum at choice point is covert?2013

    • 著者名/発表者名
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics(ICCN’13)
    • 発表場所
      Agora for Biosystems, (Sigtuna,Sweden)
    • 年月日
      20130623-20130627
  • [学会発表] When Brain Meets Chaos2013

    • 著者名/発表者名
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • 学会等名
      Cognitive Neurodynamics and Control Workshop
    • 発表場所
      East China University of Science and Technology, (Shanghai, China)
    • 年月日
      20130426-20130426

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公開日: 2015-05-28  

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