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神経回路のダイナミクス

Neural Network Dynamics

先週、宮◯さんが紹介してくれた神経回路のダイナミクスのレビュー論文です。

覚えている範囲で書きます。まずネットワークを構成するニューロンのモデルは2つあって、一つはFiring-Rate modelで、もう一つはIntegrate-and-Fire modelです。Firing-Rate modelは発火頻度rが線形一次のダイナミクスで定常状態に収束するモデルで、

τ dr/dt = -r(t) + F()

です。F()の引数には他のニューロンからの入力や自発発火、それ以外の外部入力が入ります。Firing-Rate modelは沢山のニューロンがあり、それらが非同期の活動をしていて、時定数τの間は定常であるという仮定の上になりたっているそうです。実際のニューロンで非同期性を検証するには、情報幾何とかunitary event analysisというものが必要らしいです。
Integrate-and-Fire modelは発火頻度ではなく膜電位Vのダイナミクスに注目したモデルで、

τ dV/dt = - V(t) + ...

です。

神経回路のダイナミクスは、主に3種類あって、Sustained ActivityとOscillationとChaosらしいです。
Sustained Activityというのは、たとえば、固視点に注視していてキューが出たら8方向のどれかにサッケードするいうタスクで、方向が指示されてからキューを出るまでに遅延があると、実際にサッケードするまでにDLPFCのニューロンの活動が(なんの入力もなしに)持続するという系統のものです。この活動をFiring-rate modelのニューラルネットワークで再現できるらしいです。理論と実験が合致しているのはこれだけで、後の話はまだ実験と結びついているわけではないそうです。

どのようにネットワーク上を信号が伝わっていくかというモデルの話もあって、一つはAvalanche(雪崩) model で、もう一つはSynfire Chainというものです。Avalanche modelというのは一つのニューロンが発火すると雪崩式にどんどん情報が伝わっていくというもので、そのままだと発散してしまうのでなんか適当に制約条件を決めたりしているみたいです。Synfire Chainというのは、フィードフォーワードの層構造のネットワークモデルで、層内でのニューロン結合はないというものです。入力層に刺激が入ったときにそれが最後の層まで伝わるかどうかを議論するモデルみたいです。


輪講中に、「カオスってなにが面白いの?」という話になりました。カオスによって、例えば、この前紹介したベイズで錯視を説明できるみたいな、何らかの知覚や認知現象を説明できるのならいいのですが、、、 カオスでそういう話ってあるのでしょうか?単に挙動や性質が面白いだけなのでしょうか?

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テーマ:心・脳・言葉・人工知能 - ジャンル:学問・文化・芸術

2006.04.19 | | Comments(2) | Trackback(0) | 論文の紹介

コメント

sustained activityはpersistent activityとも言われます.working memoryの文脈では,こっちのほうがよく聞くかも...

実験データがきちっとでているのは,working memoryのやつだけ,というのは,説明者のバイアスがかなり入っているかもしれませんのでご注意を!とはいえ,同期現象なんかは,もちろんよく観察されるけれども,神経活動の同期が無くなったときに知覚が実際に変わった,なんて知見ってあるんでしょうか?もし知ってたら教えてください.

working memoryに関しては,persistent activityを電気刺激か何かでdelay period中に消してしまうとmemoryも消し飛んでしまうのかなぁ,と思って調べてみたことはありますが,うまく論文を見つけることができませんでした.その後,DLPFCとかに詳しい電気生理の研究者に聞いてみたところ,最近話題の北の方の先生はDLPFCをdelay period中に散々microstimulationしたらしいけれども何もおきなかったらしい,と聞きました.その原因としては,ひとつにはrecurrent connectionが非常に強い局所回路っぽいので,そもそも外乱に対して頑健であることが考えられますね.

とりあえずここまででテスト送信.

2006-04-19 水 22:54:57 | URL | 肉体 #- [ 編集]

コメントありがとうございます

DLPFCの活動ってそんなに頑健なんですか。実はDLPFCの活動は単なるepiphenomenaだったなんてことはないですよね。

2006-04-20 木 21:50:00 | URL | yureisoul #RLKFkCIM [ 編集]

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