神経細胞が生成するスパイクの相関を利用した脳のモデル選択

使用神经元产生的尖峰的相关性选择大脑模型

基本信息

批准号：
06J10171
负责人：
三浦佳二
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究期間においては、理論と実験の両方のアプローチを用いて、現実の神経細胞のスパイクデータの2次統計量に基づいて、脳における情報処理の解明を目指した。理論的アプローチでは、神経細胞の発火パターンの統計性を純粋に理論的な立場から考察し、発火の不規則性を特徴づける指標を提案した。また、実験的なアプローチでは、現実の神経細胞で確かめるために、この理論を実験データに適用し、神経細胞へのシナプス入力電流の統計性が、出力である神経発火の時系列に与える影響を考察することであった。特に、理論モデルにおいて仮定されていた、発火時刻のインターバルがガンマ分布に従うことと、その中の不規則性のパラメタが時間的に一定であることを検証することであった。この2つの条件が大事なのは、これらの条件が満たされることで、神経細胞からの情報の読み出しが容易になるというメリットが生じるためである。理化学研究所の深井チーム(深井チームリーダー・坪研究員)と共同で実験を行うプロジェクトも立ち上げて、理論・実験を融合させた研究を行い、上の2つの条件を確かめた。その上で、近年神経科学において話題となってきているバランスされたシナプス入力が、神経細胞の発火の不規則性を一定に保つことを通して、スパイク列からの情報読み出しを容易にするという役割を持つことを解明した。この研究成果は、神経科学の分野において権威のあるJournal of Neuroscienceに採録された。

在本研究期间，我们利用理论和实验方法，旨在基于真实神经元尖峰数据的二阶统计来阐明大脑中的信息处理。在理论方法中，我们从纯粹的理论角度考虑了神经元放电模式的统计特性，并提出了一个表征放电不规则性的指标。此外，在实验方法中，将该理论应用于实验数据，以便用真实神经元进行验证，并研究神经元突触输入电流的统计量对神经元放电的输出时间序列的影响。是需要考虑的事情。特别是，我们验证了点火时间间隔遵循理论模型中假设的伽马分布，并且其中的不规则性参数随时间变化是恒定的。这两个条件很重要，因为当满足这些条件时，具有可以轻松读出来自神经元的信息的优点。他们还与RIKEN Fukai团队（Fukai组长和Tsubo研究员）启动了联合实验项目，进行了理论与实验相结合的研究，并证实了上述两个条件。此外，我发现平衡突触输入近年来已成为神经科学的热门话题，通过保持神经元放电的不规则性，可以更容易地从尖峰序列中读取信息。该研究成果发表在神经科学领域权威期刊《Journal of Neuroscience》上。