スパイク時系列の再現性を利用した大脳皮質-皮質間局所回路構造の詳細な推定

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20700304
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 神経科学一般
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 寺前 順之介 独立行政法人理化学研究所, 脳回路機能理論研究チーム, 副チームリーダー (50384722)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: リミットサイクル / 確率過程 / ノイズ / スパイク / 発火率 / 対数正規分布 / ネットワーク

研究概要

単離された大脳皮質の神経細胞は、不規則に変動する入力に対して、数ミリ秒の精度で再現性ある応答をしめす。しかし応答の再現性は神経ネットワーク構造によって大きく影響を受ける可能性が高い。本研究計画では再現性とネットワーク構造を中心に研究を行い、神経細胞の応答再現性が、変動入力の統計性、ネットワーク構造、神経細胞固有の性質等によってどう変化するかを理論的に解明し、さらに脳内の変動信号の起源を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamics of Limit-Cycle Oscillators Subject to General Noise (2010)
  • 著者名/発表者名: Denis S.Goldobin, Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G.Bard Ermentrout
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 105 ページ: 154101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective long-time phase dynamics of limit-cycle oscillators driven by weak colored noise (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroya Nakao, Jun-nosuke Teramae, Denis S.Goldobin, G.Yoshiki Kuramoto
  • 雑誌名: Chaos 20 ページ: 033126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Phase Reduction for a General Class of Noisy Limit Cycle Oscillators (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Hiroya Nakao, G.Bard Ermentrout
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 102 ページ: 194102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal precision of spike response to fluctuating input in pulse-coupled networks of oscillating neurons (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 101 ページ: 248105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex evolution of spike patterns during burst propagation through feed-forward networks (2008)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
  • 雑誌名: Biol.Cybern. 99 ページ: 105-114
• [学会発表] Spike timing and possible roles of noise in cortical computation (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae
  • 学会等名: 17th International Conference on Neural Information Processing (ICONIP 2010)
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2010-11-25
• [学会発表] A log-normal EPSP distribution accounts for the UP state, low-rate asynchronous firings, and precise firing sequences in cortical networks (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 40th Annual Meeting of Society for Neuroscience (Neuroscience 2010)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-11-16
• [学会発表] 裾野の広いEPSP分布は大脳皮質のUP状態、低頻度非同期発火、精緻な発火時系列を一括して説明する (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 第33回日本神経科学大会・第53回日本神経化学会大会・第20回日本神経回路学会大会合同大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-09-04
• [学会発表] A long-tailed EPSP distribution accounts for the up-state, low-rate asynchronous firings, and precise firing sequences in cortical networks (2010)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Matthieu Gilson, Tomoki Fukai
  • 学会等名: The 4th International Neural Microcircuitry Conference, "Signal Processing Mechanisms of Cortical Neurons"
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 2010-06-27
• [学会発表] 大脳皮質強結合回路の数値計算と機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 第29回日本シミュレーション学会大会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 2010-06-19
• [学会発表] 弱いノイズを受けた非線形振動子の同期と位相記述の一般化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-22
• [学会発表] 皮質神経回路網の低頻度安定発火状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2010-03-21
• [学会発表] Trade-off between cell-to-cell synchronization and trial-to-trial reliability in recurrent networks of spiking neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 39th Annual Meeting of Society for Neuroscience (Neuroscience 2009)
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2009-10-12
• [学会発表] ガウスノイズを受ける非線形振動子の位相縮約 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 中尾裕也、G.B.Ermentrout
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2009-09-27
• [学会発表] 皮質ニューロン回路網における細胞間同期発火と試行間再現性の相反関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] 共通入力を受けるフィードフォワードネットワークにおける出力スパイク間の相関関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 西垣泰宏, 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 第32回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-09-17
• [学会発表] Reliability of response spike timings in pulse-coupled networks of neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
  • 学会等名: 18th Annual Computational Neuroscience Meeting (CNS*2009)
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2009-07-19
• [学会発表] 神経細胞リカレントネットワークにおける細胞間同期発火と試行間応答再現性との相反関係 (2009)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 電子情報通信学会、ニューロコンピューティング研究会(NC)
  • 発表場所: 奈良先端大
  • 年月日: 2009-07-13
• [学会発表] Temporal precision of spikes in pulse-coupled networks of oscillating neurons (2009)
  • 著者名/発表者名: Jun-nosuke Teramae, Tomoki Fukai
  • 学会等名: Computational and Systems Neuroscience 2009 (Cosyne 2009)
  • 発表場所: Salt lake city, USA
  • 年月日: 2009-02-28
• [学会発表] 神経細胞集団のスパイク時刻精度を与える自己無撞着方程式 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 日本神経回路学会第18回全国大会(JNNS2008)
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 結合振動子集団の揺動入力に対する情報伝達精度 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 位相応答が多様な振動子系における不連続転移 (2008)
  • 著者名/発表者名: 坪泰宏, 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-22
• [学会発表] 多細胞集団の情報伝達精度を測定するin vitro実験の可能性 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 坪泰宏, 深井朋樹
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-09-21
• [学会発表] 自発発火のべき乗則と皮質局所回路構造への理論的アプローチ (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介
  • 学会等名: マルチニューロン研究会2008(文科省特定領域研究「統合脳」支援班)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-12
• [学会発表] 皮質神経細胞の回路内での発火時刻信頼性:理論実験の統合的アプローチ (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 坪泰宏, 深井朋樹
  • 学会等名: 第31回日本神経科学大会(Neuroscience 2008)
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-07-10
• [学会発表] リカレントネットワーク内でのスパイク時刻信頼性と非線形振動子のノイズ誘起位相同期 (2008)
  • 著者名/発表者名: 寺前順之介, 深井朋樹
  • 学会等名: バイオ情報学研究会・ニューロコンピューティング研究会・非線形問題研究会合同研究会2008
  • 発表場所: 沖縄県西原町
  • 年月日: 2008-06-27
• [備考] ホームページ
  • URL: http://nct.brain.riken.jp/~teramae/