1990 年度実績報告書

高速測光装置を用いた可塑性神経回路の並列情報処理機能の同定

研究課題

研究課題/領域番号	02452169
研究機関	玉川大学
研究代表者	塚田稔玉川大学, 工学部, 教授 (80074392)
研究分担者	相原威玉川大学, 工学部, 講師 (70192838) 水野真玉川大学, 工学部, 講師 (80157510) 樋田栄揮玉川大学, 工学部, 講師 (60142006) 加藤宏司山形大学, 医学部, 教授 (30006746) 斎藤秀昭玉川大学, 工学部, 教授 (30215553)
キーワード	可塑性神経回路 / 並列情報処理 / オプティカルレコ-ディング
研究概要	高速二次元測光ユニット(平成2年度要求設備)が完成し、現在その動作試験中である。微小変調光増幅特性のダイナミック特性におけるSN比に多少の問題があり改良中である。現在、設計中の並列情報処理システムは4台のCPUからなり、時間分解能(144画素からなる1画面を取り込むのに必要な時間)は0.144msで、1画素当たり20×20μm^2(やく神経細胞9個分に相当)の平均活動を記録できる。時間パタ-ン刺激に対する海馬ニュ-ロンCAlの結合強度(LTP)誘導については、つぎのことが明かとなった。 1.高頻度の電気刺激(テタヌス)が数時間持続するシナプス伝達効率の増加を引き起こすことが知られている。本研究では、正常の生理学的活動の低い頻度の統計的刺激を用いて、LTPを誘導できることを実証した。 2.そのLTPは1次の統計量(平均頻度)ばかりでなく、2次の統計量(相続く間隔の相関)にも依存して変化する。すなわち入力刺激のマクロな時間パラメ-タ(平均頻度、分散)ばかりでなく、ミクロな時間構造(相続く間隔の相関)の特徴を抽出し、シナプス加重空間へと写像している。 3.刺激中の集合電位の繰り返し発火の現象からLTP誘導の動的過程を解析できた。 4.この解析から、時間パタ-ン刺激に対する海馬ニュ-ロンの結合の変化が明かとなり、新しい時空間情報の学習則を導いた。その学習則はヘブ則を拡張した(1)式で表現される。 △Wij(t_<K+1>)=α・g_j(τ_1,τ_2)・X_i(t_K)ーγ・W(t_K) (1) 第1項は時間パタ-ンの影響を示し、第2項は飽和現象を考慮したダンピング要素である。このデ-タを基に時空間刺激によるマルチユニット記録によって並列情報処理の学習理論が明かとなる。

研究成果
(7件)

すべてその他

すべて文献書誌 (7件)

[文献書誌] 塚田稔: "パタ-ン刺激と海馬ニュ-ロンの可塑性" 電子情報通信学会誌. 73. 100-108 (1990)
[文献書誌] 塚田稔: "Temporal pattern discrimination in hippocampus" Proc.of International Conference on Fuzzy Logic and Neural Networks,Iizuka 90. 371-374 (1990)
[文献書誌] 斎藤秀昭: "Response of directionally selective cells of the Macague dorsal MST area to visual flow with directional noise and its relation to the noice tolerance in human Visual flow discrimination." Proc.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)
[文献書誌] 加藤宏司: "海馬シナプスの長期増強について" 産研. 6. 25-26 (1990)
[文献書誌] 水野真: "A high degree of noise tolerance in human visual flow discrimination" ProC.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)
[文献書誌] 相原威: "A dynamic induction process for longーterm potentiation in hippocampus studied by temporal pattern stimulation" Proc.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)
[文献書誌] 塚田稔(編者:岩井,Mishkin): "Vision Memory and the Temporal Lobe (24節,Longterm potentiation to temporal pattern Stimuli)" Elsevier,New York, 453(251-254) (1990)

1990 年度 実績報告書

高速測光装置を用いた可塑性神経回路の並列情報処理機能の同定

研究代表者

塚田 稔 玉川大学, 工学部, 教授 (80074392)

研究成果

[文献書誌] 塚田 稔: "パタ-ン刺激と海馬ニュ-ロンの可塑性" 電子情報通信学会誌. 73. 100-108 (1990)

[文献書誌] 塚田 稔: "Temporal pattern discrimination in hippocampus" Proc.of International Conference on Fuzzy Logic and Neural Networks,Iizuka 90. 371-374 (1990)

[文献書誌] 斎藤 秀昭: "Response of directionally selective cells of the Macague dorsal MST area to visual flow with directional noise and its relation to the noice tolerance in human Visual flow discrimination." Proc.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)

[文献書誌] 加藤 宏司: "海馬シナプスの長期増強について" 産研. 6. 25-26 (1990)

[文献書誌] 水野 真: "A high degree of noise tolerance in human visual flow discrimination" ProC.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)

[文献書誌] 相原 威: "A dynamic induction process for longーterm potentiation in hippocampus studied by temporal pattern stimulation" Proc.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)

[文献書誌] 塚田 稔(編者:岩井,Mishkin): "Vision Memory and the Temporal Lobe (24節,Longterm potentiation to temporal pattern Stimuli)" Elsevier,New York, 453(251-254) (1990)

1990 年度実績報告書

塚田稔玉川大学, 工学部, 教授 (80074392)

[文献書誌] 塚田稔: "パタ-ン刺激と海馬ニュ-ロンの可塑性" 電子情報通信学会誌. 73. 100-108 (1990)

[文献書誌] 塚田稔: "Temporal pattern discrimination in hippocampus" Proc.of International Conference on Fuzzy Logic and Neural Networks,Iizuka 90. 371-374 (1990)

[文献書誌] 斎藤秀昭: "Response of directionally selective cells of the Macague dorsal MST area to visual flow with directional noise and its relation to the noice tolerance in human Visual flow discrimination." Proc.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)

[文献書誌] 加藤宏司: "海馬シナプスの長期増強について" 産研. 6. 25-26 (1990)

[文献書誌] 水野真: "A high degree of noise tolerance in human visual flow discrimination" ProC.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)

[文献書誌] 相原威: "A dynamic induction process for longーterm potentiation in hippocampus studied by temporal pattern stimulation" Proc.ICANNー91,Helsinki 1991. (1991)

[文献書誌] 塚田稔(編者:岩井,Mishkin): "Vision Memory and the Temporal Lobe (24節,Longterm potentiation to temporal pattern Stimuli)" Elsevier,New York, 453(251-254) (1990)