| 講演名 | 2017-06-23 文脈に依存したVOR運動学習を再現する人工小脳神経回路モデル 高取 昇悟(中部大), 稲垣 圭一郎(中部大), 平田 豊(中部大), |
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| 抄録(和) | あらまし 前庭動眼反射(VOR)は，小脳が関与する運動学習のモデルシステムとして古くから研究されている．VOR運動学習の誘発には，頭部運動刺激と視覚刺激が用いられ，これらが同相の場合は暗闇におけるVOR時の眼球運動と頭部運動の比で定義されるVORゲインが減少し，逆相の場合はVORゲインが増加する．近年，VORの運動学習では，頭部運動刺激の方向を区別して異なるパフォーマンスを獲得できることが報告されている．こうした文脈に依存したVOR運動学習は，柔軟な小脳運動学習を実現する神経機構を探る上で格好のパラダイムと考えられている．これまでにVORの運動学習では平行線維－プルキンエ細胞間の長期抑圧と長期増強が重要な役割を果たすことが示されている．さらに，近年の小脳モデル研究により VORゲインの増加学習と減少学習では，VORに関する異なる入力信号が調整されることが明らかにされている．しかしながら，前述のような頭部運動方向を区別してゲイン増加学習と減少学習を同時に誘発するような文脈依存型のVOR運動学習を実現する小脳内の信号処理メカニズムについては，その詳細が未だに理解されていない．本研究では，小脳両半球構造を詳細に記述した数理モデルによるシミュレーションにより，こうした文脈依存型のVOR運動学習を実現する小脳の内部メカニズムを評価した． |
| 抄録(英) | The vestibule-ocular reflex (VOR) has been one of the most popular model systems to investigate the role of the cerebellum in adaptive motor control. VOR motor learning is induced by continuous application of head rotating stimulus combined with optokinetic visual stimulus. For instance, in-phase application of those stimuli increases VOR gain defined by eye velocity of VOR in the dark divided by head velocity, while out-of-phase application of those decreases VOR gain. Recently, it was reported that performance of the VOR is modifiable context-dependently. Namely, VOR gain can be increased for leftward head rotation, while it can be decreased for rightward head rotation simultaneously. This instance implies the possibility that the cerebellum flexibly processes context dependent input signals. In the VOR motor learning, it is considered that long term depression and long term potentiation at the synapses between parallel fibers and Purkinje cells play a key role. Moreover, it has been revealed that different modality of input signals of VOR are tuned for gain increase and gain decrease learning. Cerebellar signal processing underlying context dependent motor learning, however, is not fully uncovered. Presently, we conducted a simulation study on context dependent VOR motor learning, using the artificial cerebellar neuronal network model that we developed to understand the origin of the flexible cerebellar motor learning. |
| キーワード(和) | 眼球運動 / 前庭系 / スパイク時刻依存シナプス可塑性 / 大規模シミュレーション |
| キーワード(英) | Eye movement / Vestibular system / Spike timing dependent plasticity / Large scale simulation, |
| 資料番号 | NC2017-7 |
| 発行日 | 2017-06-16 (NC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NC / IPSJ-BIO / IBISML / IPSJ-MPS |
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| 開催期間 | 2017/6/23(から3日開催) |
| 開催地（和） | 沖縄科学技術大学院大学 |
| 開催地（英） | Okinawa Institute of Science and Technology |
| テーマ（和） | 機械学習によるバイオデータマインニング、一般 |
| テーマ（英） | Machine Learning Approach to Biodata Mining, and General |
| 委員長氏名（和） | 萩原 将文(慶大) / / 福水 健次(統計数理研) |
| 委員長氏名（英） | Masafumi Hagiwara(Keio Univ.) / / Kenji Fukumizu(ISM) |
| 副委員長氏名（和） | 平田 豊(中部大) / / 杉山 将(東大) |
| 副委員長氏名（英） | Yutaka Hirata(Chubu Univ.) / / Masashi Sugiyama(Univ. of Tokyo) |
| 幹事氏名（和） | 青西 亨(東工大) / 吉川 大弘(名大) / / 鹿島 久嗣(京大) / 津田 宏治(東大) |
| 幹事氏名（英） | Toru Aonishi(Tokyo Inst. of Tech.) / Tomohiro Yoshikawa(Nagoya Univ.) / / Hisashi Kashima(Kyoto Univ.) / Koji Tsuda(Univ. of Tokyo) |
| 幹事補佐氏名（和） | 篠沢 佳久(慶大) / 稲垣 圭一郎(中部大) / / 竹内 一郎(名工大) / 神嶌 敏弘(産総研) |
| 幹事補佐氏名（英） | Yoshihisa Shinozawa(Keio Univ.) / Keiichiro Inagaki(Chubu Univ.) / / Ichiro Takeuchi(Nagoya Inst. of Tech.) / Toshihiro Kamishima(AIST) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Neurocomputing / Special Interest Group on Bioinformatics and Genomics / Technical Committee on Infomation-Based Induction Sciences and Machine Learning / Special Interest Group on Mathematical Modeling and Problem Solving |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 文脈に依存したVOR運動学習を再現する人工小脳神経回路モデル |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Artificial cerebellar neuronal network model for context dependent flexible motor learning |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 眼球運動 / Eye movement |
| キーワード(2)（和/英） | 前庭系 / Vestibular system |
| キーワード(3)（和/英） | スパイク時刻依存シナプス可塑性 / Spike timing dependent plasticity |
| キーワード(4)（和/英） | 大規模シミュレーション / Large scale simulation, |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 高取 昇悟 / Shogo Takatori |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 中部大学(略称：中部大) Chubu University(略称：Chubu Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 稲垣 圭一郎 / Keiichiro Inagaki |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 中部大学(略称：中部大) Chubu University(略称：Chubu Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 平田 豊 / Yutaka Hirata |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 中部大学(略称：中部大) Chubu University(略称：Chubu Univ.) |
| 発表年月日 | 2017-06-23 |
| 資料番号 | NC2017-7 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | NC-109 |
| ページ範囲 | pp.15-20(NC), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2017-06-16 (NC) |