学習・記憶の情報表現研究とその工学的モデルへの応用

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19200014
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能情報学
• 研究機関: 玉川大学
• 研究代表者: 塚田 稔 玉川大学, 脳科学研究所, 教授 (80074392)
• 連携研究者: 小島 比呂志 玉川大学, 工学部, 教授 (50281671) ; 大森 隆司 玉川大学, 工学部, 教授 (50143384) ; 岡田 浩之 玉川大学, 工学部, 教授 (10349326) ; 酒井 裕 玉川大学, 脳科学研究所, 准教授 (70323376) ; 奥田 次郎 京都産業大学, コンピュータ理工学科, 准教授 (80384725)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 時空間学習則 / ヘブ学習則 / 記憶の情報表現 / 計算論モデル

研究概要

脳の記憶は外界(環境)からの感覚情報(ボトムアップ)と注意や予測など(トップダウン)の情報の相互作用によって創られている。高次の記憶に関連したニューロンにおいて、感覚からのボトムアップの記憶情報の書き込みでは時空間学習則(nonHEBB)が、注意などのトップダウン情報の書き込みではHEBB則が有効に働くことを理論と実験によって明らかにした。この実験結果に基づいて工学モデルによって実効性が確かめられた。

研究成果

• [雑誌論文] レーザーアンケージング刺激による海馬CA1錐体細胞の樹状突起上のEPSPの時間・空間加重特性の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米山誠, 福島康弘, 小島比呂志, 塚田稔
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 17(1) ページ: 2-11
• [雑誌論文] Neural Substrate of Sound Duration Discrimination during an Auditory Sequence in the Guinea Pig Primary Auditory Cortex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Okazaki S, Kanoh S, Tsukada M, Oka K.
  • 雑誌名: Hearing Research 259 ページ: 107-16
• [雑誌論文] ロボカップ@ホーム人とロボットの共存を目指して (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡田浩之, 大森隆司
  • 雑誌名: 人工知能学会論文誌 25巻2号 ページ: 229-236
• [雑誌論文] 脳と芸術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塚田稔
  • 雑誌名: 日本神経回路学会誌 16(2) ページ: 64-76
• [雑誌論文] Iterated Function Systems in the Hippocampal CA1. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kuroda S, Fukushima Y, Yamaguti Y, Tsukada M, Tsuda I.
  • 雑誌名: Cogn Neurodyn 3 ページ: 205-222
• [雑誌論文] Coding mechanisms in hippocampal networks for learning and memory. (2009)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Y, Tsukada M, Tsuda I, Yamaguti Y, Kuroda S.
  • 雑誌名: LNCS 5506 ページ: 72-79
• [雑誌論文] An Analysis of Synaptic Transmission and its Plasticity by Glutamate Receptor Channel Kinetics Models and 2-photon Laser Photolysis. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kojima H, Katsumata S.
  • 雑誌名: LNCS Vol.5506 ページ: 88-94
• [雑誌論文] Behavioral state-depend episodic representations neuronal activity during spatial alternation. (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Lauwereyns J, Sakurai Y, Tsukada M.
  • 雑誌名: Cogn Neurodyn 3 ページ: 165-175
• [雑誌論文] A code for spatial alternation during fixation in rat hippocampal CA1 neurons. (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Lauwereyns J, Sakurai Y, Tsukada M
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 102 ページ: 556-567
• [雑誌論文] Dual Synaptic Plasticity in the Hippocampus: Hebbian and Spatiotemporal Learning Dynamics. (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaneki K, Araki O, Tsukada M
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics 3 ページ: 153-163
• [雑誌論文] Optical Imaging of Plastic Changes Induced by Fear Conditioning in the Auditory Cortex of Guinea Pig. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ide Y, Lauwereyns J, Tsukada M
  • 雑誌名: Lecture Notes in Computer Science(Springer) 5506 ページ: 416-422
• [雑誌論文] 協調課題における意図推定に基づく行動決定過程のモデル的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 横山絢美, 大森隆司
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌a Vol.J92-A,No.11 ページ: 734-742
• [雑誌論文] 聴覚事象関連電位への神経デコーディングの適用:統計的識別手法の比較と脳波分析方法としての評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上康之, 小川昭利, 荒井宏太, 松本秀彦, 松嵜直幸, 小山幸子, 豊巻敦人, 大森隆司, 諸富隆, 竹市博臣, 北崎充晃
  • 雑誌名: 基礎心理学研究 28(1) ページ: 44-58
• [雑誌論文] Multiple topological representation selforganized by spike-timing-dependent synaptic learning rule. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Wada K
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics vol.3,no.1 ページ: 33-38
• [雑誌論文] Reward prediction based on stimulus categorization in primate lateral prefrontal cortex. (2008)
  • 著者名/発表者名: Pan X, Sawa K, Tsuda I, Tsukada M, Sakagami M.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 11(6) ページ: 703-712
• [雑誌論文] Neural correlates of true memory, false memory, and deception. (2008)
  • 著者名/発表者名: Abe N, Okuda J, Suzuki M, Sasaki H, Matsuda T, Mori E, Tsukada M, Fujii T.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 18 ページ: 2811-2819
• [雑誌論文] A system for rapid patterned photolysis by ultraviolet (UV) laser beam. (2008)
  • 著者名/発表者名: Toujoh S, Nakazato Y, Maruo T, Katsumata S, Sakai K, Kojima H.
  • 雑誌名: Proceedings of the Faculty of Engineering (Tamagawa University) No.43 ページ: 13-22
• [雑誌論文] 円滑な対人インタラクションを実現する対象認識に応じた認知的構え調整機構のモデル化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 高橋英之, 大森隆司
  • 雑誌名: 認知科学 Vol.15,No.1 ページ: 202-215
• [雑誌論文] Sound sumbolism facilitates early verb learning. (2008)
  • 著者名/発表者名: Imai M, Kita S, Nagumo M, Okada H.
  • 雑誌名: Cognition Vol.109,No.1 ページ: 54-65
• [雑誌論文] The actor-critic learning is behind the matching law: Matching vs. optimal behaviors. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Fukai T.
  • 雑誌名: Neural Computation vol.20,No.1 ページ: 227-251
• [雑誌論文] When does reward maximization lead to matching law (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakai Y, Fukai T.
  • 雑誌名: PLoS One vol.3,No.11 ページ: e3795
• [雑誌論文] Human posterior parietal cortex maintains color, shape and motion in visual short-term memory. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kawasaki M, Okuda J, et al.
  • 雑誌名: Brain Research 1213 ページ: 91-97
• [雑誌論文] 未来への予見に携わる脳神経ネットワーク (2008)
  • 著者名/発表者名: 奥田次郎
  • 雑誌名: 玉川大学脳科学研究所紀要 1 ページ: 13-23
• [雑誌論文] Spatial clustering property and its self-similarity in membrance potentials of hippocampal CA1 pyramidal neurons for a spatio-temporal input sequence. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fukushima Y, Tsukada M, Tsuda I, Yamaguti Y, Kuroda S.
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics 1 ページ: 305-316
• [雑誌論文] The relation between spike-timing dependent plasticity and Ca2+ dynamics in the hippocampal CA1 network. (2007)
  • 著者名/発表者名: Aihara T, Abiru Y, Yamazaki Y, Watanabe H, Fukushima Y, Tsukada M.
  • 雑誌名: Neuroscience 145 ページ: 80-87
• [雑誌論文] Reproducing Bursting Interspike Interval Statistics of the Gustatory Cortex. (2007)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara K, Fujiwara H, Tsukada M, Aihara K.
  • 雑誌名: BioSystems 90 ページ: 442-448
• [雑誌論文] Interaction between the Spatio-Temporal Learning Rule (STLR) and Hebb type (HEBB) in single pyramidal cells in the hippocampal CA1 Area. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsukada M, Yamazaki Y, Kojima H.
  • 雑誌名: Cognitive Neurodynamics 1.2 ページ: 157-167
• [雑誌論文] Children Construct Novel Word Meaning Ad-hoc Based on Known Words: Computational Model of Shape and Material Biases. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kurosaki K, Omori T.
  • 雑誌名: Cognitive Systems Research Vol.8,No.2 ページ: 110-130
• [雑誌論文] Neural Correlates of Auditory Feedback Control in Human. (2007)
  • 著者名/発表者名: Toyomura A, Koyama S, Miyamaoto T, Terao A, Omori T, Murohashi H, Kuriki S.
  • 雑誌名: Neuroscience 146 ページ: 499-503
• [雑誌論文] Dynamically Sliding Threshold Model Reproduces the Initial-Strength Dependence of Spike-Timing-Dependent Synaptic Plasticity. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kurashige H, Sakai Y.
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn vol.76,No.11 ページ: 114802-8
• [雑誌論文] Prospection or projection: Neurobiological basis of stimulusindependent mental traveling. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okuda J
  • 雑誌名: Behavioral and Brain Sciences 30(3) ページ: 299, 328-329
• [雑誌論文] Differential involvement of regions in rostral prefrontal cortex (Brodmann Area 10) in time-and event-based prospective memory. (2007)
  • 著者名/発表者名: Okuda J, et al.
  • 雑誌名: International Journal of Psychophysiology 64(3) ページ: 233-246