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2019 年度 実績報告書

内的なゆらぎを駆動力とする効率的な学習システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K00338
研究機関京都大学

研究代表者

寺前 順之介  京都大学, 情報学研究科, 准教授 (50384722)

研究分担者 松尾 直毅  大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (10508956)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード脳 / 自発活動 / 海馬 / 機械学習 / 人工知能 / シナプス可塑性 / 場所細胞 / 記憶痕跡細胞
研究実績の概要

海馬CA1錐体細胞のエピソード記憶獲得前後及び記憶消去過程と推定される期間の神経活動データについて、記憶痕跡細胞であると推定される細胞群と、そ例外の細胞群のそれぞれを特徴付ける神経活動時系列の特徴抽出を試みた.具体的にはL1制約条件化での時系列データからの線形判別を適用し,その結果,エピソード記憶獲得環境への新規導入時の神経活動に,有意な差が得られることを明らかにすることに成功した.また記憶痕跡細胞とその他の神経細胞の区分のない多数の神経活動データに対して、記憶獲得時、その前および後等の複数のセッションについて,セッション間での正準相関分析とLASSO回帰を用いた活動予測を行うことで,記憶獲得とその痕跡と思われる神経活動を同定することにも成功した.さらに,昨年度の研究で発見した生物学的に妥当性が高く,さらに高い柔軟性と効率性を持つ新たな学習アルゴリズムについて研究を進め,この学習アルゴリズムが誤差逆伝播法などの既存のニューラルネットワークの学習アルゴリズムが抱える問題点の多くを会計つ可能なことを発見した.具体的には敵対的攻撃に対する強い頑健性を有すること,情報符号化の最適性と頑健性のバランスを実現することで過学習を抑制可能なこと,時間展開といった特殊な前処理なしに時系列学習への適用が可能なことなどである.さらにこのアルゴリズムの拡張を実現し,学習と推定に必要な計算量を大幅削減するアルゴリズムを発見することにも成功した.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [学会発表] 大脳皮質の二重の確率性に基づく生物学的に妥当な学習アルゴリズムと最適表現2020

    • 著者名/発表者名
      寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] 確率的教師あり学習における自発活動による破滅的忘却の抑制2020

    • 著者名/発表者名
      遠藤大輔, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] 確率的教師あり学習モデルにおける短期シナプス可塑性2020

    • 著者名/発表者名
      南拓也, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] エングラムセルが表現するエピソード記憶のダイナミクス2020

    • 著者名/発表者名
      高蔵蓮, 小林曉吾, 松尾直毅, 寺前順之介
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] Calcium imaging of hippocampal CA1 neurons during contextual fear memory encoding, retrieval, and extinction2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi K, Takakura R, Teramae J, Matsuo N
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Calcium imaging of hippocampal CA1 neurons during contextual fear memory encoding, retrieval, and extinction2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi K, Takakura R, Teramae J, Matsuo N
    • 学会等名
      The 18th Annual Meeting of Molecular and Cellular Cognition Society
    • 国際学会
  • [学会発表] Calcium imaging of hippocampal CA1 neurons during contextual fear memory encoding, retrieval, and extinction2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi K, Takakura R, Teramae J, Matsuo N
    • 学会等名
      The 49th Annual Meeting of Society for Neuroscience, Chicago
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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