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2009 年度 実績報告書

エピソード記憶形成に関する海馬の数理モデルと実験的検証

研究課題

研究課題/領域番号 20019001
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 塚田 稔  玉川大学, 工学部, 教授 (80074392)
キーワード脳・神経 / 複雑系科学 / 非線形科学 / カオス力学系
研究概要

海馬CA1錐体細胞の2-コンパートメントモデルのダイナミクスとカントールコーディングに対するさまざまな外乱の影響を調べた。まず、この領域で知られている脳波に由来するγリズムやθリズムとこのコーディング方式との関係をみるために、CA3ネットワークモデルについての検討を行った。CA3ネットワークモデルを構築し、学習によってネットワークに埋め込まれた記憶間の動的な遷移過程におけるγ波とθ波の与える影響を調べた。ニューロンモデルとしては抽象的なニューロンモデルを使用してその特徴を抜き出したが、海馬でのθリズムとカントールコーディングとの関係を明らかにするためには生理学的なモデルを使用することの検討を加えているところである。結果を次に記す。入力はθ波とγ波をともに与えるがその位相をひとつのパラメーターとする。1. 抑制性ニューロンをθリズムに同期させて発火させたとき、θ入力と抑制間の時間差が30msec前後と200msec前後で入力間時間差がそれほど小さくないときにはθリズムに同期した記憶が想起されやすいがそれ以外の条件ではむしろγリズムに同期した記憶が想起されやすくなる。2. 抑制性ニューロンをγリズムに同期させて発火させた時、ほぼ入力時間差によらず、θ記憶かγ記憶かどちらが想起されるかがγ入力と抑制間の時間差に対して周期的に変化する。3. 抑制性ニューロンをθリズムと同期させたほうがγリズムで同期させた時よりも想起確率は高くなる。これらはまだ準備的な計算結果であるが、記憶想起にθリズムやγリズムの位相差が関係していることを示唆しており、抑制性ニューロンをθリズムで入力した場合のほうが想起確率が上がることは海馬において普遍的に観測されているθ波の役割を考える上でも重要な結果である。
さらに、前年度から始めている仮想的なベクトル測定を実データに当てはめて、カントール集合状の膜電位のクラスタリングの分離度を上げるテクニックを開発した。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2009 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Iterated function systems in the hippocampal CAl2009

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Kuroda
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics 3

      ページ: 205-222

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamical systems and biological modehng : Apphcation of chaotic dynamical systems to the brain dynamics2009

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 学会等名
      Summer School on Dynamical Systems (Intensive Programme through the EU Lifelong Learning Programme)
    • 発表場所
      ゲッチンゲン大学数学研究所(ドイツ)
    • 年月日
      20090715-20090716
  • [学会発表] A short-term information representation of episodic time series in the hippocampus2009

    • 著者名/発表者名
      I.Tsuda
    • 学会等名
      Honda-Europe
    • 発表場所
      Honda-Europe, Offenbach,Germany
    • 年月日
      2009-07-17
  • [学会発表] エピソード記憶の神経機構に関する数理モデル:予言と実証2009

    • 著者名/発表者名
      津田一郎
    • 学会等名
      応用数学連携フォーラム第8回ワークショップ「数学と脳科学」
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2009-05-22
  • [備考]

    • URL

      http://www.math.sci.hokudai.ac.jp/~tsuda/index_j.htm

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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