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2012 年度 実施状況報告書

無限次元の情報幾何学を用いた脳活動のモデリング

研究課題

研究課題/領域番号 24700301
研究種目

若手研究(B)

研究機関東北大学

研究代表者

三浦 佳二  東北大学, 情報科学研究科, 助教 (60520096)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワード情報幾何学 / 時系列 / 神経科学 / 応用数学 / 情報生命
研究概要

動的な脳活動等のデータを解析する際に、環境や動物の状態が変化していく非定常性が問題となることが多い。本研究では、無限次元の情報幾何学を用いることで、時系列の平均値がドリフトし、さらにその時間発展の関数形に無限の可能性があったとしても、それとは“直交”する、時間変動しない統計パラメタ(ゆらぎや相関などの高次統計量)を正確に推定することを目指す。モデルを完全には特定せずに、ドリフトにあらゆる可能性が残る中で、一部の統計パラメタを正確に推定できるのは驚くべき事である。各種高次統計量に対して、この魔法のような推定法を開発し、脳計測データの解析に応用する。
本年度の1つ目の成果としては、上記枠組みにおいて、相関を推定する方法を開発した。各種研究会において発表して内容を深めた。特に、「情報統計力学の最前線 ―確率が繋ぐ自然現象と情報処理の数理―」(YSM-SPIP 2012)においては招待講演を行った。この内容を論文にまとめて、"Interdisciplinary Information Sciences"誌に投稿した。なお、神経科学における相関の推定の重要性をまとめたものを、国際会議SCIS-ISIS 2012において口頭発表して、プロシーディングスとして論文を出版することも行った。
本年度の2つ目の成果としては、上記枠組みにおいて、文字列の繰り返しやすさを推定する方法を開発し、各種研究会において発表を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の予定通り、神経電気生理学のデータ解析に役立つ情報幾何学に基づく指標3点セット(不規則性、相関、行動選択の繰り返し易さ)の開発が進み、完成されつつある。

今後の研究の推進方策

本研究計画の1つ目の目標である、神経電気生理学のデータ解析に役立つ情報幾何学に基づく指標3点セット(不規則性、相関、行動選択の繰り返し易さ)を完成させるのが急務である。
2つ目の目標として並行して、情報幾何学の枠組みを、脳情報処理の確率モデル構築のために役立てる路線を進める予定である。

次年度の研究費の使用計画

データ解析手法の研究成果を発表したり、脳情報処理の確率モデル構築のために必要となる電気生理学の情報を収集するために旅費として使用する予定である。
本研究プロジェクトの全般を通して高度な数学を用いるために、特に数学関連の書籍が必要となることと、確率モデルの数値計算及びデータ解析のための計算機が必要となるために、物品費を使用する予定である。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Odor representations in olfactory cortex: distributed rate coding and decorrelated population activity2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura, Zachary F. Mainen, Naoshige Uchida
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 74 ページ: 25-35

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2012.04.021.

    • 査読あり
  • [学会発表] Near zero noise correlations underlie efficient population codes in olfactory cortex2013

    • 著者名/発表者名
      三浦 佳二
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 冬のワークショップ
    • 発表場所
      ルスツ、北海道
    • 年月日
      20130110-20130110
    • 招待講演
  • [学会発表] Estimating intrinsic noise correlations under arbitrary signal drift2012

    • 著者名/発表者名
      三浦 佳二
    • 学会等名
      「情報統計力学の最前線 ―確率が繋ぐ自然現象と情報処理の数理―」(YSM-SPIP 2012)
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20121215-20121215
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamical Systems Design of Nonlinear Oscillators using Phase Reduction Approach2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nakada, Keiji Miura, Tetsuya Asai, Hisa-aki Tanaka
    • 学会等名
      IEEE APCCAS 2012
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 年月日
      20121204-20121204
  • [学会発表] Silicon Neuron Design based on Phase Reduction Analysis2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nakada, Keiji Miura, Tetsuya Asai
    • 学会等名
      SCIS-ISIS 2012
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      20121122-20121122
  • [学会発表] Synchronization Analysis of Resonate-and-Fire Neuron Models with Delayed Resets2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura, Kazuki Nakada
    • 学会等名
      SCIS-ISIS 2012
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      20121122-20121122
  • [学会発表] Effects of Noise Correlations on Population Coding2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura
    • 学会等名
      SCIS-ISIS 2012
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      20121122-20121122
  • [学会発表] Clock Synchronization Protocol Using Resonate-and-Fire Type of Pulse-Coupled Oscillators for Wireless Sensor Networks2012

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nakada, Keiji Miura
    • 学会等名
      ICONIP 2012
    • 発表場所
      Doha, Qatar
    • 年月日
      20121114-20121114
  • [学会発表] 位相縮約に基づくシリコンニューロンのダイナミカルシステムデザイン2012

    • 著者名/発表者名
      中田 一紀, 三浦 佳二, 浅井 哲也
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会(NC)
    • 発表場所
      北九州
    • 年月日
      20121005-20121005
  • [学会発表] Near zero noise correlations underlie efficient population codes in olfactory cortex2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura
    • 学会等名
      RIKEN BSI Forum
    • 発表場所
      Saitama
    • 年月日
      20121001-20121001
    • 招待講演
  • [学会発表] Near zero noise correlations underlie efficient population codes in olfactory cortex2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura, Zachary F. Mainen, Naoshige Uchida
    • 学会等名
      Neuroscience 2012
    • 発表場所
      Nagoya
    • 年月日
      20120921-20120921
    • 招待講演
  • [学会発表] Fast, efficient population codes in olfactory cortex through decorrelation and synchronization to theta-frequency sniffing2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura, Zachary F. Mainen, Naoshige Uchida
    • 学会等名
      包括脳 脳と心のメカニズム 夏のワークショップ
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      20120726-20120726
  • [学会発表] An unbiased estimator of noise correlations under signal drift2012

    • 著者名/発表者名
      Keiji Miura
    • 学会等名
      SIAM Annual Meeting
    • 発表場所
      Minneapolis, USA
    • 年月日
      20120710-20120710
  • [図書] 嗅覚と匂い・香りの産業利用最前線2013

    • 著者名/発表者名
      三浦 佳二
    • 総ページ数
      55-68
    • 出版者
      NTS

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公開日: 2014-07-24  

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