| 講演名 | 2016-03-23 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(東大), 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． |
| 抄録(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 |
| キーワード(英) | Neural Network Model / Spontaneous Activity / Oscillation / Bistability |
| 資料番号 | NC2015-85 |
| 発行日 | 2016-03-15 (NC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | MBE / NC |
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| 開催期間 | 2016/3/22(から2日開催) |
| 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） | |
| 委員長氏名（和） | 小林 哲生(京大) / 斎藤 利通(法政大) |
| 委員長氏名（英） | Tetsuo Kobayashi(Kyoto Univ.) / Toshimichi Saito(Hosei Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 福岡 豊(工学院大) / 佐藤 茂雄(東北大) |
| 副委員長氏名（英） | Yutaka Fukuoka(Kogakuin Univ.) / Shigeo Sato(Tohoku Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 中村 和浩(秋田脳研) / 田中 久弥(工学院大) / 堀尾 恵一(九工大) / 田中 宏喜(京都産大) |
| 幹事氏名（英） | Kazuhiro Nakamura(akita noken) / Hisaya Tanaka(Kogakuin Univ.) / Keiichi Horio(Kyushu Inst. of Tech.) / Hiroki Tanaka(Kyoto Sangyo Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 笈田 武範(京大) / 堀江 亮太(芝浦工大) / 神原 裕行(東工大) / 秋間 学尚(東北大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Takenori Oida(Kyoto Univ.) / Ryota Horie(Shibaura Inst. of Tech.) / Hiroyuki Kanbara(Tokyo Inst. of Tech.) / Hisanao Akima(Tohoku Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on ME and Bio Cybernetics / Technical Committee on Neurocomputing |
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| 本文の言語 | JPN |
| 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（和） | |
| 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 |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 長野 祥大 / Yoshihiro Nagano |
| 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） | 唐木田 亮 / Ryo Karakida |
| 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） | 渡邊 紀文 / Norifumi Watanabe |
| 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） | 青山 敦 / Atsushi Aoyama |
| 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） | 岡田 真人 / Masato Okada |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 東京大学(略称：東大) The University of Tokyo(略称：UTokyo) |
| 発表年月日 | 2016-03-23 |
| 資料番号 | NC2015-85 |
| 巻番号（vol） | vol.115 |
| 号番号（no） | NC-514 |
| ページ範囲 | pp.89-94(NC), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2016-03-15 (NC) |