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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2017-11-09 14:30 大脳皮質ネットワークモデルの低頻度発火活動とノイズの協働性 ○嘉田久嗣（立命館大）・寺前順之介（阪大）・徳田 功（立命館大）  CCS2017-23 |
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| 抄録 | （和） | 大脳皮質の神経細胞群では、1-3Hz程度の低い発火率を維持する「自発発火活動」現象が観測されることが知られている。このような自発発火活動の特徴として、個々の神経細胞の発火が低頻度であることと細胞同士の発火が非同期的であることが観測されているが、その生成メカニズムに関しては長年未解明であった。これに対して、自発発火神経活動の維持には、興奮性シナプス後電位(EPSPs: Excitatory Postsynaptic Potentials)の従う対数正規分布特性が重要であることが最近示された。寺前らのモデルはノイズを含まない決定論的枠組みであったのに対して、実際の大脳皮質の発火活動はノイジーで確率的要素も含まれることが示唆されている。寺前らの元々のモデルでは、抑制性シナプス後電位(IPSPs: Inhibitory Postsynaptic Potentials)が、生理実験で観測された結果と比較して低く設定されている問題もあった。生理実験で得られた値に設定した数理モデルでは、IPSPsの影響が強くて、持続的な発火ができない。そこで本研究では、寺前らのモデルに外部ノイズ源を導入し、対数正規分布ネットワークとノイズの協働性について検討する。まず、正規分布と比較することによって、対数正規分布が低頻度発火活動に有効であることを示す。さらに、2値分布を用いて、対数正規分布の特徴である多数の弱い結合と少数の強い結合によって、少ない外部ノイズ源で発火が持続できることを示す。 |
| （英） | In cortical networks, spontaneous firing activities characterized by irregulars and asynchronous neuronal firings have been widely observed. Despite numerous theoretical attempts, the mechanism underling the spontaneous firing activity remained unclear. Teramae et al., (2012), has recently proposed a neural network model with lognormally distributed EPSPs (Excitatory Postsynaptic Potentials). It has clarified that coexistence of many weak and few extremely strong EPSPs play an importance role for sustaining the low firing neural activities. Although the model is based on a deterministic nonlinear system, neuronal activities in the cortex are known to be inherently noisy including various stochastic factors. To examine the cooperatively between the lognormal network and stochastic dynamics, this paper introduces Poisson noise as an external input source to the lognormal cortical network. First, we show that a network of lognormally distributed EPSPs requires much lower frequency of noise than that of normally distributed EPSPs to sustain spontaneous firings. Then, simulations with binomial distribution suggest that coexistence of many weak and few extremely strong EPSPs are the keys to realize spontaneous firing activities with low-frequency noise | |
| キーワード | （和） | 大脳皮質 / 興奮性シナプス後電位 / 抑制性シナプス後電位 / 対数正規分布 / 外部ノイズ源 / / / |
| （英） | Cortical networks / Excitatory postsynaptic potentials / Inhibitory postsynaptic potentials / lognormal distribution / Poisson noise / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 117, no. 288, CCS2017-23, pp. 15-19, 2017年11月. | |
| 資料番号 | CCS2017-23 | |
| 発行日 | 2017-11-02 (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 | CCS2017-23 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | CCS |
| 開催期間 | 2017-11-09 - 2017-11-10 |
| 開催地（和） | 大阪大学 |
| 開催地（英） | Osaka Univ. |
| テーマ（和） | 相互作用と情報伝達・情報処理，一般 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | CCS |
| 会議コード | 2017-11-CCS |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 大脳皮質ネットワークモデルの低頻度発火活動とノイズの協働性 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Cooperation between noise and neural activity in the cortical network model |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 大脳皮質 / Cortical networks |
| キーワード(2)（和/英） | 興奮性シナプス後電位 / Excitatory postsynaptic potentials |
| キーワード(3)（和/英） | 抑制性シナプス後電位 / Inhibitory postsynaptic potentials |
| キーワード(4)（和/英） | 対数正規分布 / lognormal distribution |
| キーワード(5)（和/英） | 外部ノイズ源 / Poisson noise |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| 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） | 嘉田 久嗣 / Hisashi Kada / カダ ヒサシ |
| 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） | 寺前 順之介 / Jun-nosuke Teramae / テラマエ ジュンノスケ |
| 第2著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： Osaka University) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 徳田 功 / Isao T. Tokuda / トクダ イサオ |
| 第3著者 所属（和/英） | 立命館大学 (略称： 立命館大) Ritsumeikan University (略称： Ritsumeikan Univ.) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2017-11-09 14:30:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | CCS |
| 資料番号 | CCS2017-23 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | no.288 |
| ページ範囲 | pp.15-19 |
| ページ数 | 5 |
| 発行日 | 2017-11-02 (CCS) |
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