脳数理研究チーム

当研究チームは、脳の情報処理の基本原理を数理的手法により解明し、数理脳科学を建設することを目指しています。脳の中では、情報は多数のニューロン集団の興奮の時空間パターンとして表現され、ニューロン間の並列相互作用のダイナミックスを通じて処理されています。さらに、その様式を学習により自動的に調整し、また記憶と自己組織化の機能を備えています。脳のいろいろな部位や機能のモデルの解析を通じて、脳の情報処理の基本原理を数理的に明らかにすると共に、脳型の情報処理装置を開発するための基本性能を明らかにします。また、情報幾何など、このための数学的な手法を発展させます。現在、学習機械の情報幾何と、神経スパイク列の情報幾何、統計神経力学、スパース信号処理を研究しています。

研究テーマ

• 脳の高次機能の工学的実現手法の開発
• 神経多様体の情報幾何
• 時空間パルス系列の数理的解析
• 統計神経力学の基礎
• スパース信号処理

主要論文

1. Mitsudo, T., Gannon, C., and Takeichi, H.:
   " An electroencephalographic investigation of the filled-duration illusion"
   Frontiers in Integrative Neuroscience 5(84), 1-13 (2012).
2. Nakajima, Y., and Takeichi, H.:
   " Human processing of short temporal intervals as revealed by an ERP waveform analysis"
   Frontiers in Integrative Neuroscience 5(74), 1-10 (2011).
3. Ando, H., Sinha, S., Storni, R., and Aihara, K.:
   " Synthetic gene networks as potential flexible parallel logic gates"
   Europhysics Letters 93, 50001-p1-50001-p6 (2011).
4. Amari, S.:
   " On optimal data compression in multiterminal statistical inference"
   IEEE Transactions on Information Theory 57, 5577-5587 (2011).
5. Amari, S., and Ohara, A.:
   " Geometry of q-exponential family of probability distributions"
   Entropy 13, 1170-1185 (2011).
6. Amari, S., Ozeki, T., Cousseau, F., and Wei, H.:
   " Dynamics of learning in hierarchical models -Singularity and milnor attractor, Wang R, Gu F (eds.)"
   Advances in Cognitive Neurodynamics (II), 3-9, Springer (2011).
7. Lu, Y., Sato, Y., and Amari, S.:
   " Travelling Bumps and Their Collisions in a Two-Dimensional Neural Field"
   Neural Computation 23, 1248-1260 (2011).
8. Oizumi, M., Okada, M., and Amari, S.:
   " Information loss associated with imperfect observation and mismatched decoding"
   Frontiers in Computational Neuroscience 5(9), 1-13 (2011).
9. Magdoom, K. N., Subramanian, D., Chakravarthy, V. S., Ravindran, B., Amari, S., and Meenakshisundaram, N.:
   " Modeling Basal Ganglia for Understanding Parkinsonian Reaching Movements"
   Neural Computation 23, 477-516 (2011).
10. Cichocki, A., Cruces, S., and Amari, S.:
    " Generalized Alpha-Beta Divergences and Their Application to Robust Nonnegative Matrix Factorization"
    Entropy 13, 134-170 (2011).