神経細胞のスパイク応答系列の構造同定を目指した解析法

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14780634
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 横田 康成 岐阜大学, 工学部, 助教授 (00262957)
• Keywords: 神経細胞 / スパイク応答系列 / スパイク解析 / シャノンの情報量 / エントロピー推定 / エントロピー推定精度 / 情報理論 / 信号処理

Research Abstract

情報理論(Rate-Distortion Theory)の立場からスパイク列の構造解析を行うためには,Rate,つまり神経細胞のスパイク列応答に含まれる情報量(エントロピー)を高い精度で推定することが重要である.スパイク列の情報量をシャノンの情報量で定義することの是非は古くから議論されており,非を唱える研究者も多い.しかし,このことに対し,本研究では,シャノンの情報量の定義が問題なのではなく,スパイク列における何を情報源記号を考えるかが問題であると考えている.したがって,これを解決できれば,一般的なシャノンの情報量を使うことができ,脳・神経系の情報処理メカニズム解明に関する研究は加速化されるはずである.こうしたことから,平成15年度では,エントロピー推定問題についての研究を進め,2件の論文にまとめた.その中の一つは,離散確率変数のエントロピーの推定精度を改善する手法である.数年前,エントロピーの推定をより精度良く行うことにより,神経細胞は,これまで考えられてきた量よりも多くの情報量を後段の神経細胞に伝えていることが示された.この研究は,Scienceに掲載されるほどの衝撃を与えた.本研究で開発したエントロピー推定法では,さらに精度良くエントロピーを推定することが可能であり,脳神経科学の発展に大きく寄与することが期待される.さらに,スパイク応答系列の構造同定を目指し,スパイク列の情報量の定義,つまりスパイク列の何を情報源記号とみなすか,また,その推定問題についての研究を行った.これらの研究成果は,次年度に開催される国際会議において発表を予定している.

Research Products

• [Publications] 横田 康成, 志賀 元紀: "平均2乗誤差を改善するエントロピー推定量"電子情報通信学会論文誌(A). J86-A・9. 936-944 (2003)
• [Publications] 山下 勇, 横田 康成: "ピアソンシステムのエントロピー"電子情報通信学会論文誌(A). J86-A・10. 1082-1087 (2003)
• [Publications] 横田 正恵, 横田 康成: "周辺動的テクスチャの時空間周波数特性とFilling-inの起こりやすさの関係"電気学会論文誌(C). 123-C・12. 2103-2110 (2003)
• [Publications] M.Yokota, Y.Yokota: "A hypothesis of perceptual filling-in process for spatio-temporal frequency of dynamic textures"Proc.of The 25th Annual International Conference of the IEEE Engineering In Medicine and Biology Society. 2784-2787 (2003)
• [Publications] M.Yokota, Y.Yokota: "The influence of spatio-temporal frequency sensitivity on perceptual filling-in induction process"The IEEE EMBS Asian-Pacific Conference on Biomedical Engineering 2003. (CD-ROM). 1-2 (2003)