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2005 年度 実績報告書

神経回路網の構造変化による機能発現と発見的知識獲得に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17500083
研究機関東北大学

研究代表者

本間 経康  東北大学, 医学部, 助教授 (30282023)

研究分担者 吉澤 誠  東北大学, 情報シナジーセンター, 教授 (60166931)
酒井 正夫  東北大学, 高等教育開発推進センター, 講師 (30344740)
キーワードニューラルネットワーク / 機能形成 / 発見的手法
研究概要

本研究課題では,従来のシナプス結合重みの改変による機能形成ではなく,シナプス結合そのものの形成と消失に伴う構造的変化により,所望の機能が発現する仕組みを明らかにすることを目的としている.本年度は,学習的構造改変による機能発現のための基礎的考察として,生理学的,解剖学的な知見等を基に,数理的,情報論的に可能な計算アルゴリズムを種々検討し,ノイズ耐性に優れた神経回路網モデルを構築した.また,よりマクロな生体制御系における発見的知識獲得による機能発現に関して,実験的に考察した.
1.学習的構造改変による機能発現のための基礎的考察
最新の生理学的知見等を基に,学習的構造改変のための情報伝達経路について,可能な計算アルゴリズムを検討した.とくに,Hodgkin-Huxleyモデルと同等な特徴を持つ,離散時間パルスニューロンモデルを提案し,そのダイナミクスを詳細に解析した.
その結果,シナプスを介して伝達される神経パルスの特徴(とくに発火間隔の違い)により,伝達される情報の種類を変更できる可能性を見出した.たとえば,低周波で発火するパルスは相対的に入力パルスに混入するノイズに敏感であることから,結合形成の前段階においても,Hebb則で構造改変を行う際に必要な同期的発火の生成に効果的である可能性が示唆された.また,ノイズ耐性に優れるだけでなく,ノイズを積極的に利用して機能を向上させる確率的共振現象を示すモデルを構築した.
2.生体制御系における発見的知識獲得による機能発現の実験的考察
中枢神経系による,よりマクロな生体制御においても,機能発現における発見的知識獲得過程が実験的に示唆された.とくに,手動制御系において,強化学習の枠組みを拡張適用することで,発見的な制御則獲得が行われていることを実験結果より明らかにした.現在,この結果の理論解析を進め,神経回路網を用いた新しい発見的知識獲得モデルを構築している.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2006 2005

すべて 雑誌論文 (6件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 価値関数を用いた非線形手動制御系の学習過程に関する考察2006

    • 著者名/発表者名
      後藤 太邦
    • 雑誌名

      東北大学医学部保健学科紀要 15(1)

      ページ: 17-28

  • [雑誌論文] Self-organizing neural networks for incremental category learning2006

    • 著者名/発表者名
      Masao Sakai
    • 雑誌名

      Proc.11^<th> AROB 2006

      ページ: 520-523

  • [雑誌論文] Natural resistance and enhancement of neural performance by using spike signals2006

    • 著者名/発表者名
      Noriyasu Homma
    • 雑誌名

      Proc.IJCNN (WCCI) 2006 (Accepted)

  • [雑誌論文] Diagnosis and rehabilitation of hemispatial neglect patients with virtual reality technology2005

    • 著者名/発表者名
      Kenji Baheux
    • 雑誌名

      Technology and Health Care 13(4)

      ページ: 245-260

  • [雑誌論文] 映像環境の安全・健康・快適性について2005

    • 著者名/発表者名
      吉澤 誠
    • 雑誌名

      画像ラボ 16(10)

      ページ: 1-6

  • [雑誌論文] Neural spike communication under noisy environments2005

    • 著者名/発表者名
      Noriyasu Homma
    • 雑誌名

      Proc.IEEE CIBCB 2005

      ページ: 165-171

  • [図書] Feature Extraction, Foundations and Applications2006

    • 著者名/発表者名
      Isabelle Guyon
    • 出版者
      Physica-Verlag, Springer(In press)

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公開日: 2007-04-02   更新日: 2016-04-21  

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