講演抄録/キーワード |
講演名 |
2011-12-20 16:10
昆虫脳における運動司令生成のための神経回路の推定 ○西川郁子・小野島隆之(立命館大)・加沢知毅・並木重宏(東大)・池野英利(兵庫県立大)・神崎亮平(東大) NC2011-95 |
抄録 |
(和) |
神経回路の機能的結合を,回路を構成する各細胞の解剖学的形態と刺激生理応答から推定する試みを紹介する.微小脳ながら環境への適応行動を示す昆虫の脳に注目し,ここでは,フォロモン源定位のための定型化行動で知られる雄カイコガを対象とした.行動司令は前運動中枢で発現することが知られており,さらに,前運動中枢を構成する主要な神経細胞に対して,個々の詳細な三次元形態や刺激受容後の生理応答が実験的に得られている.しかし,形態的に得られる細胞間結合を用いて神経回路を構成しても,各神経細胞の生理応答は再現できない.そこで本報告では,形態的結合を拘束条件とし,各細胞の生理応答を最もよく再現する結合を求める最適化問題を設定し,その解として,行動司令発現時の回路における機能的結合を求めた.特に,前運動中枢が複数のニューロパイル領域から構成されていることを利用して,最適化問題を階層型人工ニューラルネットワークの学習課題として表現し,逆誤差伝播法により結合強度を求めた.さらに,得られた結合を用いて神経回路を構成し,シミュレーションによりその妥当性を検証した. |
(英) |
We report an approach to estimate the functional connection from the possible anatomical connections and physiological response of each neuron. Here we focus on the brain of Bombyx mori, a male silkmoth, which exhibits a programmed behavior for the pheromone orientation on a pheromone detection. The neuroethological experiments revealed that the motor command is generated in the premotor center, composed of the lateral accessory lobe (LAL) and the ventral protocerebrum (VPC). The morphology and the physiological response to the pheromone stimulus are obtained for each main type of LAL-VPC neuron through the intensive electro-physiological and immunohistochemical experiments. However, how the motor command is generated in LAL-VPC, or the information pathway in the network, is still unknown. That is, each piece of puzzle is fairly well investigated, though they are not yet fit in to reveal the whole picture. The goal of our present study is to investigate the functional connection in LAL-VPC to elucidate the mechanism of the motor command generation for the programmed behavior. The present approach is to consider an artificial three-layered neural network to solve an optimization problem based on the above findings of LAL-VPC neuron as the constraints. The optimal solution is the connection which reproduces the observed response best, and we search it through the learning of the artificial neural network. Then, the obtained connection is evaluated by a simulation of LAL-VPC network to reproduce the network dynamics. |
キーワード |
(和) |
機能的結合 / 昆虫脳 / カイコガ / 前運動中枢 / 臭い源探索 / 推定 / 最適化 / 逆誤差伝播法 |
(英) |
Functional Connection / Insect Brain / Bombyx mori / Premotor Center / Odor Source Orientation / Estimation / Optimization / Back-propagation |
文献情報 |
信学技報, vol. 111, no. 368, NC2011-95, pp. 65-68, 2011年12月. |
資料番号 |
NC2011-95 |
発行日 |
2011-12-13 (NC) |
ISSN |
Print edition: ISSN 0913-5685 Online edition: ISSN 2432-6380 |
著作権に ついて |
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NC2011-95 |