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講演抄録/キーワード
講演名 2007-11-19 13:00
有色雑音による非同期的持続発火活動の安定化
濱口航介理研)・Nicolas BrunelCNRSNC2007-67
抄録 (和) 遅延反応課題を遂行中のサルの前頭葉には,短期的記憶の内容依存的に持続的発
火を示す神経が存在する.この短期的記憶は,神経回路の双安定性などのアト
ラクタ間の遷移によって説明するのが自然である,と現在考えられている.
例えば従来のHopfield型のアトラクタネットワークの理論では,これらの持続的発火は興奮性の再帰的結合によって維持されると考えられていた.しかし実験で観測されるポアソン発火と同等かそれ以上の乱雑な発火パターンの統計的性質は,興奮性の再帰的結合だけでは説明ができない.
一方,ポアソン程度の乱雑な発火パターンを生成するには,興奮性と抑制性と
のバランスが必要と考えられている.ここで未解決の問題は,どのような条件でポアソン程度に乱雑なスパイクパターンと,双安定性を併せ持つ神経回路が存在できるかである.これまでにこの問題を解決する試みとして,現実的なシナプス時定
数を持つモデルでは,ポアソンをやや下回る乱雑さと双安定性が実現されることが知られている.しかし$\delta$関数型の即時シナプスを用いた神経回路モデルでは,双安定性は非常に不安定であった.そこで本研究では前頭葉の局所神経回路のモデルとして,Leaky Integrate-and-Fire (LIF) 神経モデルからなる,疎なランダム結合を持つ神経集団を用い,双安定性と発火パターンの乱雑さが両立可能な条件について報告する.
即時シナプスを用いた場合において,系の安定状態を理論的に求めると,乱雑な
発火パターンが得られるべき双安定領域の広い範囲で振動不安定性をもっている事が示され,振動不安定性が双安定性を破壊する事が示唆された.しかしより生理的に妥当な指数減衰型のシナプスを用いると,振動不安定性が緩和され,双安定性と発火の乱雑さを併せ持つ領域が広がる事がわかった. この結果は,持続神経活動が起こるためには現実的なシナプス時定数の値が重要な役割を果たす事を意味する. 
(英) Prefrontal neurons shows persistent activity during the delay
period of working memory tasks. A natural way to explain the mechanism
of working memory is to assume the transition between attractor
states. The conventional models of attractor network, such as the
Hopfield network, assumes an excitatory reverberation loop,
but the irregular spike patterns before and during the delay
period are difficult to explain solely on the basis of excitatory feedback.
To generate irregular spike patterns, the balance of excitatory and inhibitory inputs is required. An open question here is, how to combine balanced input and bistability. Here we present the conditions for which both the irregular spiking and bistability are found, by using a population of randomly, and sparsely connected Leaky Integrate-and-Fire (LIF) neurons as a simple model of local cortical circuits. For the instantaneous synapse model, our analytical calculation shows that the wide region of the bistable region with high spike irregularity is actually in the oscillatory unstable region. This oscillation destroys the bistable states. However, a realistic synaptic filtering is shown to stabilize the asynchronous state and expand the bistable region, indicating the fundamental role of synaptic filtering on the stability of the working memory.
キーワード (和) ワーキングメモリ / CV / 前頭葉 / 振動 / 抑制性優位 / / /  
(英) Working Memory / CV / Prefrontal / Oscillation / Inhibition dominated / / /  
文献情報 信学技報, vol. 107, no. 328, NC2007-67, pp. 71-76, 2007年11月.
資料番号 NC2007-67 
発行日 2007-11-11 (NC) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
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PDFダウンロード NC2007-67

研究会情報
研究会 NC  
開催期間 2007-11-18 - 2007-11-19 
開催地(和) 佐賀大学 
開催地(英) Saga Univ. 
テーマ(和) ニューロハードウェア, 一般 
テーマ(英) neuro-hardware, and general 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 NC 
会議コード 2007-11-NC 
本文の言語 英語(日本語タイトルあり) 
タイトル(和) 有色雑音による非同期的持続発火活動の安定化 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Colored Noise Stabilizes Asynchronous Persistent Activity 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) ワーキングメモリ / Working Memory  
キーワード(2)(和/英) CV / CV  
キーワード(3)(和/英) 前頭葉 / Prefrontal  
キーワード(4)(和/英) 振動 / Oscillation  
キーワード(5)(和/英) 抑制性優位 / Inhibition dominated  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 濱口 航介 / Kosuke Hamaguchi / ハマグチ コウスケ
第1著者 所属(和/英) 理化学研究所 脳科学総合研究センター (略称: 理研)
RIKEN Brain Science Institute (略称: RIKEN)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) Nicolas Brunel / Nicolas Brunel /
第2著者 所属(和/英) フランス国立科学研究センター、パリ第五大学 (略称: CNRS)
CNRS Universite-Rene Descartes (略称: CNRS-Univ.)
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講演者
発表日時 2007-11-19 13:00:00 
発表時間 25 
申込先研究会 NC 
資料番号 IEICE-NC2007-67 
巻番号(vol) IEICE-107 
号番号(no) no.328 
ページ範囲 pp.71-76 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-NC-2007-11-11 


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