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2013 Fiscal Year Annual Research Report

動的脳の情報創成とカオス的遍歴の役割

Planned Research

Project AreaThe study on the neural dynamics for understanding communication in terms of complex hetero systems
Project/Area Number 21120002
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

津田 一郎  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (10207384)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 藤井 宏  京都産業大学, 名誉教授 (90065839)
高橋 陽一郎  東京大学, 名誉教授 (20033889)
Project Period (FY) 2009-07-23 – 2014-03-31
Keywords幻覚の数理モデル / ヘテロ結合力学系 / 発展型切り替え写像系
Research Abstract

本計画研究では、相互作用する脳の情報創成におけるカオス的遍歴の役割を明らかにすることでコミュニケーションにおける脳活動の動的状態を解明することを目的とした。本計画研究では、 [1] 脳内ヘテロシステム間相互作用系、[2]ヘテロ力学系ネットワーク系、[3] ランダム力学系の三系からなる方法論によって研究を実施してきた。
本年度は、以下の研究成果がそれぞれの系であがった。
1.前頭眼野、側頭葉、視覚野と大脳辺縁系、マイネルト核との長距離相互作用の欠損、特にニコチン性のアセチルコリン受容体α7の欠損によって視覚野の視野の一部に幻覚が生じる数理モデルを構築し、カオス的遍歴によるアトラクター遷移が起きなくなることが幻覚の数理機構であるという仮説を提案した。
2.脳内にヘテロなネットワークモジュールが構築される数理モデルを提案し、ヘテロ相互作用の意義の一端を明らかにし、コミュニケーションにおいてヘテロ性が担う役割を明らかにした。
3.B班公募班であるローレンス班との共同研究において、ラットが探索における熟慮行動を起こす時の海馬神経活動を解析し、複数の力学系の切り替え確率が時間的に変化する発展型切り替え写像系が良いモデルになることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2014 2013

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results) Presentation (13 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Information flow in heterogeneously interacting systems2014

    • Author(s)
      Y. Yamaguti, I. Tsuda, Y. Takahashi
    • Journal Title

      Cognitive Neurodynamics

      Volume: 8(1) Pages: 17-26

    • DOI

      10.1007/s11571-013-9259-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transitory memory retrieval in a biologically plausible neural network model2013

    • Author(s)
      H. Tsukada, Y. Yamaguti, I. Tsuda
    • Journal Title

      Cognitive Neurodynamics

      Volume: 7(5) Pages: 409-416

    • DOI

      10.1007/s11571-013-9244-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Novelty-induced memory transmission between two nonequilibrium neural networks2013

    • Author(s)
      Y. Li, I. Tsuda
    • Journal Title

      Cognitive Neurodynamics

      Volume: 7(3) Pages: 225-236

    • DOI

      10.1007/s11571-012-9231-z

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inhibitory Network Dependency in Cantor Coding2013

    • Author(s)
      Yasuhiro Fukushima, Yoshikazu Isomura, Yutaka Yamaguti, Shigeru Kuroda, Ichiro Tsuda
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      Volume: - Pages: 635-640

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_85

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Communicative Model: Can We Interpret Neural Dynamics of Understanding?2013

    • Author(s)
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      Volume: - Pages: 551-558

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_74

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Attentional Cholinergic Projections May Induce Transitions of Attractor Landscape via Presynaptic Modulations of Connectivity2013

    • Author(s)
      Hiroshi Fujii, Takashi Kanamaru, Kazuyuki Aihara, Ichiro Tsuda
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      Volume: - Pages: 97-103

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_14

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Towards Understanding of Neural Dynamics in Communicating Brains2013

    • Author(s)
      Ichiro Tsuda
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      Volume: - Pages: 415-420

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_56

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transitory Memory Retrieval in the Neural Networks Composed of Pinsky-Rinzel Model Neurons2013

    • Author(s)
      Hiromichi Tsukada, Yutaka Yamaguti, Hiroshi Fujii, Ichiro Tsuda
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III): Proceedings of the Third International Conference on Cognitive Neurodynamics 2011

      Volume: - Pages: 683-689

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_91

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deformation of Attractor Landscape via Cholinergic Presynaptic Modulations: A Computational Study Using a Phase Neuron Model2013

    • Author(s)
      Takashi Kanamaru, Hiroshi Fujii, Kazuyuki Aihara
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 8(1) Pages: e53854

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0053854

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A predictive model of theta phase shift during fixation in the hippocampus2014

    • Author(s)
      西田洋司、高橋宗良、山口裕、津田一郎、ローレンス・ヨハン
    • Organizer
      第30回日本脳電磁図トポグラフィ研究会
    • Place of Presentation
      福岡山王ホール(福岡県)
    • Year and Date
      20140111-20140112
  • [Presentation] Gamma波の伝搬に対する抑制性細胞の役割2014

    • Author(s)
      田島実香、山口裕、津田一郎
    • Organizer
      脳と心のメカニズム 第14回 冬のワークショップ
    • Place of Presentation
      ルスツリゾート(北海道)
    • Year and Date
      20140108-20140110
  • [Presentation] カオス脳理論からコミュニケーション神経情報学へ向けて2013

    • Author(s)
      津田一郎
    • Organizer
      第26回情報伝送と信号処理ワークショップ(CSWS)
    • Place of Presentation
      登別温泉第一滝本館(北海道)
    • Year and Date
      20131113-20131113
    • Invited
  • [Presentation] Modeling the Genesis of Functional Elements in the Networks of Interacting Units2013

    • Author(s)
      Ichiro Tsuda
    • Organizer
      The 3rd International Symposium on Innovative Mathematical Modeling
    • Place of Presentation
      The University of Tokyo(東京)
    • Year and Date
      20131112-20131112
    • Invited
  • [Presentation] Evolution of Heterogeneous Modules via Maximization of Bi-directional Information Transmission2013

    • Author(s)
      山口裕、津田一郎
    • Organizer
      2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      20130829-20130901
  • [Presentation] A Plausible Model of Hippocampal-VTA Microcircuits2013

    • Author(s)
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • Organizer
      2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      20130829-20130901
  • [Presentation] A Neurodynamical Account for Visual Hallucinations in Dementia with Lewy Bodies (DLB) with a Conceptual Model2013

    • Author(s)
      塚田啓道、藤井宏、津田一郎、合原一幸
    • Organizer
      2013年度包括脳ネットワーク夏のワークショップ
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県)
    • Year and Date
      20130829-20130901
  • [Presentation] Classes of Mathematical Modeling for Brain Dynamics2013

    • Author(s)
      Ichiro Tsuda
    • Organizer
      The Third Joint IEEE International Conference on Development and Learning and on Epigenetic Robotics
    • Place of Presentation
      Osaka City Central Public Hall(大阪府)
    • Year and Date
      20130818-20130822
    • Invited
  • [Presentation] 脳ダイナミクスの数理構造と医療2013

    • Author(s)
      津田一郎
    • Organizer
      北大-理研ジョイントシンポジウム「未来医療を拓く生体予測シミュレーション」
    • Place of Presentation
      北海道大学学術交流会館(北海道)
    • Year and Date
      20130801-20130801
    • Invited
  • [Presentation] A genesis of components in the networks of interacting units2013

    • Author(s)
      Ichiro Tsuda
    • Organizer
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics(ICCN’13)
    • Place of Presentation
      Agora for Biosystems, (Sigtuna,Sweden)
    • Year and Date
      20130623-20130627
    • Invited
  • [Presentation] Recurrent complex visual hallucinations in dementia with Lewy Bodies (II): a neurodynamical account based on nicotinic receptor loss hypothesis with a conceptual model2013

    • Author(s)
      Hiromichi Tsukada, Hiroshi Fujii, Ichiro Tsuda and Kazuyuki Aihara
    • Organizer
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics(ICCN’13)
    • Place of Presentation
      Agora for Biosystems, (Sigtuna,Sweden)
    • Year and Date
      20130623-20130627
  • [Presentation] A computational model of hippocampal-VTA microcircuits: Why expectation of reward in rat striatum at choice point is covert?2013

    • Author(s)
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • Organizer
      The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics(ICCN’13)
    • Place of Presentation
      Agora for Biosystems, (Sigtuna,Sweden)
    • Year and Date
      20130623-20130627
  • [Presentation] When Brain Meets Chaos2013

    • Author(s)
      Yongtao Li, Ichiro Tsuda
    • Organizer
      Cognitive Neurodynamics and Control Workshop
    • Place of Presentation
      East China University of Science and Technology, (Shanghai, China)
    • Year and Date
      20130426-20130426

URL: 

Published: 2015-05-28  

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