神経系における誘引刺激と忌避刺激の感覚統合に基づく効用関数の構築

基于神经系统中有吸引力和厌恶刺激的感觉整合的效用函数的构建

基本信息

批准号：
18J14607
负责人：
勝又雄基
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヒトとショウジョウバエ幼虫の驚愕反応には類似性がある。ヒトでは、健常者にはプレパルス抑制（刺激の直前に微弱な刺激を先行して与えると驚愕反応が大幅に抑制される現象）が見られるが、一部の精神疾患者ではプレパルス抑制が観察されない。同様にショウジョウバエ幼虫では、野生型ではプレパルス抑制が観察できるが、精神疾患に関係する変異体ではみられない。このようなアナロジーから、ショウジョウバエ幼虫の驚愕反応に関係する神経回路の動作特性を理解することは、ヒトの精神疾患における回路異常の解明に貢献する可能性がある。森本高子氏（東京薬科大・准教授）の研究グループは、幼虫にあたえる刺激の強度を変化させると生じる驚愕反応が変化することを発見した。本研究では、Jovanic et al.（2016）のモデルを使って, 刺激強度が幼虫の驚愕反応に変化を及ぼす原因を分析する。本年度は、以下の取り組みを実施した。Jovanic et al.（2016）の数理モデルを直接適用して、森本高子氏が実施した行動実験環境をシミュレートしても、実験結果は再現できなかった。そこで、数理モデル中の任意パラメータ（生理学的実験に基づいて定められていないパラメータ）を探索し、Jovanic et al.（2016）と森本高子氏の両方の行動実験の結果を再現するパラメータ領域を見つけた。特定したパラメータを利用して数理モデルを分析し、弦音器官ニューロンから抑制性介在ニューロンへのシナプスの強度が中程度の場合に、刺激強度が幼虫の驚愕反応に変化を及ぼす現象が発生することを明らかにした。また、ショウジョウバエの神経系における信号処理様式から着想を得て、プレイヤーの行動に関する情報が不完全なシグナルによって伝達されるゲームモデルを構築した。この研究の結果は、申請者を筆頭責任著者として国際誌に投稿中である。

人类和果蝇幼虫的惊吓反应有相似之处。在人类中，在健康个体中观察到前脉冲抑制（在刺激之前立即给予微弱刺激时惊吓反应被显着抑制的现象），但在一些精神病患者中未观察到前脉冲抑制。类似地，在果蝇幼虫中，可以在野生型中观察到前脉冲抑制，但在与精神疾病相关的突变体中观察不到。从这个类比中，了解果蝇幼虫惊吓反应中涉及的神经回路的操作特征可能有助于阐明人类精神疾病中的回路异常。由Takako Morimoto（东京药科大学副教授）领导的研究小组发现，改变施加于幼虫的刺激强度会改变发生的惊吓反应。在本研究中，我们使用 Javanic 等人（2016）的模型来分析刺激强度引起的幼虫惊吓反应变化的原因。今年，我们实施了以下举措。即使我们直接应用Javanic等人（2016）的数学模型来模拟Takako Morimoto进行的行为实验环境，我们也无法重现实验结果。因此，我们在数学模型中搜索任意参数（不是根据生理实验确定的参数），并创建了一个参数区域，该区域再现了 Javanic 等人（2016）和 Takako Morimoto 的行为实验结果。你。利用确定的参数，我们分析了数学模型，发现当从脊索音器官神经元到抑制性中间神经元的突触强度适中时，会出现刺激强度改变幼虫惊吓反应的现象。受到果蝇神经系统中信号处理系统的启发，他们构建了一个游戏模型，其中有关玩家行为的信息通过不完整的信号传输。这项研究的结果正在提交给一份国际期刊，申请人作为主要作者。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Allee effect with time-varying migration on heterogeneous graphs

DOI：
10.1016/j.physa.2019.121276
发表时间：
2019-08
期刊：
Physica A: Statistical Mechanics and its Applications
影响因子：
0
作者：
T. Nagatani;G. Ichinose;Yukiko Katsumata
通讯作者：
T. Nagatani;G. Ichinose;Yukiko Katsumata

Density-dependent population model of effective release policy for Ayu fish

香鱼有效放流政策的密度依赖种群模型

DOI：
10.1016/j.ecolmodel.2018.09.021
发表时间：
2018
期刊：
Ecological Modelling
影响因子：
3.1
作者：
Katsumata Yuki;Uehara Takashi;Ito Hiromu;Yoshimura Jin;Tainaka Kei-ichi;Ichinose Genki
通讯作者：
Ichinose Genki

生物の信号検出プロセスを導入した2人ゼロ和ゲームの分析

结合生物信号检测过程的两人零和博弈分析