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2013 年度 実績報告書

知覚運動連関における脳の出力のコンシステンシー

研究課題

研究課題/領域番号 23300218
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

北城 圭一  独立行政法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 副チームリーダー (70302601)

研究分担者 末谷 大道  鹿児島大学, 理工学研究科, 准教授 (40507167)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード脳 / 神経情報処理 / コンシステンシー / ゆらぎ / 脳波 / 非線形 / 力学系 / 知覚運動連関
研究概要

不規則な同一ゆらぎ信号の入力の繰り返しにより駆動される非線形力学系の出力は、ある条件下では、過渡的な期間後に、全く同一の時系列パターンとなる。この直観に反した現象はコンシステンシーと呼ばれている。マクロで大自由度の非線形力学系とみなせる神経集団、特にヒトの知覚運動連関に関して神経活動のコンシステンシーがあるかはわかっていない。本研究では脳情報処理におけるコンシステンシーとその機能的意義の解明を目指す。
これまで数少ない神経系のコンシステンシーの実験及び理論研究は主に単一ニューロン応答に注目していた。また、昨年度までの我々の脳波解析も個別の電極の脳波信号に関して行っていたが、今年度はさらにヒトの脳の大域的なネットワークレベルの活動にコンシスンテンシーがみられるかどうかを検証した。視覚刺激時の多電極の脳波信号の正準相関分析(CCA)により試行間で多次元脳波信号に共通情報があるかを検証を行った。具体的には5段階でノイズ強度で2種類の実現値を持つグレーティング信号(8秒)を被験者に各条件10回ずつみせたときの脳波活動を計測し、異なる試行間で脳波信号に共通成分が含まれるかをCCAにより調べた。その結果、同一実現値の視覚信号試行間では脳波に高い相関がある成分が見つかった。これに対して、異なる実現値の視覚信号をみせたときの試行間ではそのような成分は見つからなかった。また被験者間では同一実現値視覚信号に対する脳波成分の相関は低かった。これらのことから、視覚入力に対する脳波応答はコンシステンシーの特性をもっていることが明らかになった。脳には個人特有の非線形ダイナミクスが存在し、視覚における情報表現に関してコンシステンシーが機能的意義を果たしていることが推測された。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2014 2013

すべて 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [学会発表] Consistency of human brain response to noisy visual inputs2014

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Kitajo, Hiromichi Suetani
    • 学会等名
      2014 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA2014)
    • 発表場所
      Luzern, Switzerland
    • 年月日
      20140914-20140918
    • 招待講演
  • [学会発表] ランダム神経回路による時系列パターンの記憶・生成と汎化能力の獲得について2014

    • 著者名/発表者名
      末谷大道
    • 学会等名
      統計数理研究所研究会 神経科学と統計科学の対話4
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都)
    • 年月日
      20140317-20140317
  • [学会発表] ヒトの脳の自発活動ダイナミクスの操作的研究2014

    • 著者名/発表者名
      北城圭一
    • 学会等名
      第5回神経ダイナミクス研究会
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島県)
    • 年月日
      20140305-20140305
  • [学会発表] Emergence of chaotic itinerancy for recalling reliable and precise timing patterns in recurrent neural networks: A FORCE-learning Approach2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Suetani
    • 学会等名
      Neuroscience 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      20131109-20131109

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公開日: 2015-05-28  

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