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講演抄録/キーワード
講演名 2016-03-23 14:00
不規則自発発火活動を示す神経回路モデルの外部入力応答
長野祥大唐木田 亮東大)・渡邊紀文東京工科大)・青山 敦慶大)・岡田真人東大
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抄録 (和) 外界から刺激を受けない状態において、皮質局所回路の神経細胞集団は不規則・低発火頻度・非周期的な自発発火活動を維持する.近年,Teramaeらは神経細胞間の結合の構造の非ガウス性を利用することで不規則自発発火活動を再現するStrong sparse and weak dense (SSWD)モデルを提案した.一方で,感覚刺激やトップダウン信号などの様々な入力に対し,皮質局所回路は多様な誘起活動を示す.特に視覚野では刺激によってガンマ波と呼ばれる集団的な振動発火が駆動される.しかし,生理学的に見られる自発発火活動と誘起活動を外部入力の有無によって数理モデルが両立できるかについては未だ明らかになっていない.そこで本研究では,SSWDモデルの外部入力に対する応答を検証する.本モデルは興奮性の外部入力駆動でガンマ波に相当する集団振動を示した.また抑制性の外部入力のパラメーターに対して自発発火状態と無発火状態の2つの状態の一方が安定であり,初期状態に依存してこれら2つの状態を取る双安定性領域が存在した.双安定領域では膜電位の分布が二峰分布となり,生理学的実験で報告されているUp-down stateが実現されていた.以上の結果から,SSWDモデルは様々な外部入力に対して多様な誘起活動を再現できる生理学的に妥当なモデルであることを明らかにした. 
(英) The previous studies have reported that the neural network model with connections following a lognormal distribution reproduces the irregular spontaneous activity. On the other hand, neurons exhibit rich evoked activities in vivo driven by sensory stimulus or top-down signals from higher cortical area. In this study, we reveal that the Teramae's model generates input driven gamma population oscillation. Moreover, when the inhibitory external inputs were injected to the model, there were firing-silent bistable regions in the input parameter space according to initial firing state. The bimodal membrane potential distribution was obtained under such conditions, and the model enables the physiologically reported up-down state. From these results, we can conclude that the SSWD model displays various evoked activities by the external input, and is biologically plausible.
キーワード (和) 神経回路モデル / 自発発火 / 振動 / 双安定性 / / / /  
(英) Neural Network Model / Spontaneous Activity / Oscillation / Bistability / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 115, no. 514, NC2015-85, pp. 89-94, 2016年3月.
資料番号 NC2015-85 
発行日 2016-03-15 (NC) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380

研究会情報
研究会 MBE NC  
開催期間 2016-03-22 - 2016-03-23 
開催地(和) 玉川大学 
開催地(英) Tamagawa University 
テーマ(和) ME, 一般 
テーマ(英)  
講演論文情報の詳細
申込み研究会 NC 
会議コード 2016-03-MBE-NC 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) 不規則自発発火活動を示す神経回路モデルの外部入力応答 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) External Input Response of Neural Network Model with Irregular Spontaneous Activity 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 神経回路モデル / Neural Network Model  
キーワード(2)(和/英) 自発発火 / Spontaneous Activity  
キーワード(3)(和/英) 振動 / Oscillation  
キーワード(4)(和/英) 双安定性 / Bistability  
キーワード(5)(和/英) /  
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) 長野 祥大 / Yoshihiro Nagano / ナガノ ヨシヒロ
第1著者 所属(和/英) 東京大学 (略称: 東大)
The University of Tokyo (略称: UTokyo)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 唐木田 亮 / Ryo Karakida / カラキダ リョウ
第2著者 所属(和/英) 東京大学 (略称: 東大)
The University of Tokyo (略称: UTokyo)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 渡邊 紀文 / Norifumi Watanabe / ワタナベ ノリフミ
第3著者 所属(和/英) 東京工科大学 (略称: 東京工科大)
Tokyo University of Technology (略称: TUT)
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) 青山 敦 / Atsushi Aoyama / アオヤマ アツシ
第4著者 所属(和/英) 慶應義塾大学 (略称: 慶大)
Keio University (略称: Keio Univ)
第5著者 氏名(和/英/ヨミ) 岡田 真人 / Masato Okada / オカダ マサト
第5著者 所属(和/英) 東京大学 (略称: 東大)
The University of Tokyo (略称: UTokyo)
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講演者
発表日時 2016-03-23 14:00:00 
発表時間 25 
申込先研究会 NC 
資料番号 IEICE-NC2015-85 
巻番号(vol) IEICE-115 
号番号(no) no.514 
ページ範囲 pp.89-94 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-NC-2016-03-15 


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