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講演抄録/キーワード
講演名 2016-11-04 10:25
Suppression of Pathological Synchronization in Cortical Networks
Isao TokudaHisashi KadaRitsumeikan Univ.)・Jun-nosuke TeramaeOsaka Univ.CCS2016-30
抄録 (和) 大脳皮質においては外部からの感覚入力刺激がなくても、低頻度の発火が持続することが知られている。このような「自発発火活動」では、ニューロン群が不規則でかつ非同期的に発火する特徴がみられる。自発発火は、感覚ニューロンの確率共鳴現象におけるノイズ源等、脳神経系の機能として重要な役割を担うと考えられてきたが、その生成のメカニズムについては不明の点が多かった。これに対して、寺前ら(2012)は、興奮性シナプス後電位(excitatory postsynaptic potential; EPSP)が対数正規分布に従うことが重要であることを理論的に示し注目を集めた。本研究では、寺前らのオリジナルの研究では考慮に入れられなかった、相互結合する興奮性シナプス後電位間に存在する相関の影響について検討する。最初に、相関を導入することによって、フィードバックループが形成され、高発火するニューロンが出現し、これが引き金となってネットワーク全体が同期発火を始めることを示す。次に、抑制性シナプス後電位(inhibitory postsynaptic potential; IPSP)に対数正規分布を導入し、興奮性結合だけでなく抑制性結合にも不均一性を作ることが、同期を破壊し、正常な自発発火活動を復元するのに有効であることを示す。 
(英) In cortical networks, it has been known that neurons generate self-sustained low-frequency firings even in the absence of sensory stimulus inputs. The so-called “spontaneous activity” typically gives rise to irregular and asynchronous firing among the cortical neurons. Despite numerous theoretical attempts, the main mechanism that underlies the spontaneous firing activity remained unclear. A breakthrough has been recently made by Teramae et al. (2012), who proposed a neuronal network model, in which EPSPs (excitatory postsynaptic potentials) obey a lognormal distribution. The modeling study showed that the lognormal distribution of EPSPs in cortical networks was the key to sustain low-frequency firings of the neurons. Although their model mainly focused on the lognormal distribution of the EPSPs, correlation of the EPSPs observed between bidirectionally coupled neurons has been disregarded. In our study, we add correlated EPSPs to the lognormal network and show that the correlated EPSPs cause synchronized firing among the neurons. Moreover, extremely high firing frequencies are also observed in a group of neurons. We then show that introduction of heterogeneity to inhibitory connections suppresses such pathological (synchronous and high-frequency) activity in both feed-forward and cortical network models. In particular, lognormal distribution with few but strong inhibitory connections works efficiently to reduce correlation of the synchronous firings.
キーワード (和) 大脳皮質 / 自発発火 / 対数正規分布 / 興奮性シナプス後電位 / 抑制性シナプス後電位 / 非同期 / /  
(英) Cortical network / Spontaneous firing activity / Lognormal distribution / Excitatory postsynaptic potential / Inhibitory postsynaptic potential / Desynchronization / /  
文献情報 信学技報, vol. 116, no. 285, CCS2016-30, pp. 5-8, 2016年11月.
資料番号 CCS2016-30 
発行日 2016-10-28 (CCS) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685    Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード CCS2016-30

研究会情報
研究会 CCS  
開催期間 2016-11-04 - 2016-11-05 
開催地(和) 京都産大むすびわざ館 
開催地(英) Kyoto Sangyo Univ. (Musubiwaza Bldg.) 
テーマ(和) 相互作用(インタラクション)と情報伝達(コミュニケーション) 
テーマ(英) Interaction and Communication, etc. 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 CCS 
会議コード 2016-11-CCS 
本文の言語 英語 
タイトル(和)  
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Suppression of Pathological Synchronization in Cortical Networks 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) 大脳皮質 / Cortical network  
キーワード(2)(和/英) 自発発火 / Spontaneous firing activity  
キーワード(3)(和/英) 対数正規分布 / Lognormal distribution  
キーワード(4)(和/英) 興奮性シナプス後電位 / Excitatory postsynaptic potential  
キーワード(5)(和/英) 抑制性シナプス後電位 / Inhibitory postsynaptic potential  
キーワード(6)(和/英) 非同期 / Desynchronization  
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) 徳田 功 / Isao Tokuda / トクダ イサオ
第1著者 所属(和/英) 立命館大学 (略称: 立命館大)
Ritsumeikan University (略称: Ritsumeikan Univ.)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 嘉田 久嗣 / Hisashi Kada / カダ ヒサシ
第2著者 所属(和/英) 立命館大学 (略称: 立命館大)
Ritsumeikan University (略称: Ritsumeikan Univ.)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 寺前 順之介 / Jun-nosuke Teramae / テラマエ ジュンノスケ
第3著者 所属(和/英) 大阪大学 (略称: 阪大)
Osaka University (略称: Osaka Univ.)
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講演者 第1著者 
発表日時 2016-11-04 10:25:00 
発表時間 25分 
申込先研究会 CCS 
資料番号 CCS2016-30 
巻番号(vol) vol.116 
号番号(no) no.285 
ページ範囲 pp.5-8 
ページ数
発行日 2016-10-28 (CCS) 


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