上丘の大規模シミュレーションに基づいた視覚的注意補綴

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15F15383
• Research Institution: National Institute for Physiological Sciences
• Principal Investigator: 伊佐 正 生理学研究所, 発達生理学研究系, 教授(兼任) (20212805)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): VEALE RICHARD 生理学研究所, 発達生理学研究系, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2015-11-09 – 2018-03-31
• Keywords: ニューラルネットワーク / シミュレーション / 上丘 / 補綴 / マルコフ鎖モンテルロ / バラメータ計測

Outline of Annual Research Achievements

研究計画のとおり、プロジェクトの最初の5ヶ月間は主に上丘のデータのフィッティングをおこなった。5ヶ月の研究の実績として、主にデータ・フィッティングをするソフトウェアのPsweep2と、ニューラルネットワークをGPUでシミュレーションするソフトウェアのNSIMer4を開発して、ソフトウェアを公開するサイトgithubで発表をした。さらにこのソフトウェアで、GPUワークステーションで上丘のスパイキング・ニューラル・ネットワークのシミュレーションをデータにフィッティングできることを実際確認した。このソフトウェアで、1回シミュレーションをする時間を約５００倍減少することができた。このスピードアップにより、短時間でさらに正確なデータのフィッティングができることを確認した。微小電気刺激の強度を決定する計算アルゴリズムの開発も一段階した。アルゴリズムの再生核ヒルベルト空間法のソフトウェアを開発して、簡単なニューロンのスパイク列を再現することができることを確認した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画のとおり、プロジェクトの最初の5ヶ月間は主に上丘のスパイキング・ニューラル・ネットワークのシミュレーションを使って、データのフィッティングをおこなった。最初の3ヶ月で、Psweep2のソフトを開発した。その次に、NSIMer4のソフトウェアを開発した。そのソフトウェアを使って、現在研究室にあるGPUワークステーションを使って、シミュレーションを開始した。このシミュレーションによって、実物の脳はある微小電気刺激に対してどんな反応をするかのモデルができた。現在、GPUワークステーションをもってさらにデータのフィッティングをしながら、２８年度でおこなう予定の微小電気刺激の強度を決定する計算アルゴリズムの開発をおこなっている。予定より早く強度を決定するモデルの形ができてきて、簡単な複数次元のスパイク列を再生核ヒルベルト空間法で、再現することに成功している。

Strategy for Future Research Activity

現在、GPUワークステーションで、Psweep2およびNSIMer４をつかって、上丘のシミュレーションのパラメータ計測を行っている。並行して、微小電気刺激の強度を決定する計算アルゴリズムの開発をおこなっている。次の段階は、再生核ヒルベルト空間法を使って、フィッティングした上丘のシミュレーションのニューロンのスパイク列を再現することに取り組む。今までのシミュレーションの結果を発表する論文の作文を、5月末までにおこなう。