脳の注意機構に立脚した高効率人工知能の開発:青斑核系のリザバー計算モデルへの導入

项目来源

日本学术振兴会基金(JSPS)

项目主持人

信川 創

项目受资助机构

千葉工業大学

项目编号

25K03198

立项年度

2025

立项时间

未公开

研究期限

未知 / 未知

项目级别

国家级

受资助金额

18460000.00日元

学科

ソフトコンピューティング関連

学科代码

未公开

基金类别

基盤研究(B)

关键词

脳波 ; 瞳孔 ; スパイキングニューラルネットワーク ; リザバーコンピューティング ; 神経ネットワークダイナミクス ;

参与者

渡辺英治;西村治彦;白間綾

参与机构

千葉工業大学,情報変革科学部;基礎生物学研究所,神経生理学研究室;大和大学,情報学部;国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター,精神保健研究所児童・予防精神医学研究部

项目标书摘要:Outline of Research at the Start:極めて高い効率性を有する脳は,リソースの集中のために注意制御を担う青斑核(LC)-ノルアドレナリン(NE)神経系によって,大脳の領野を選択的に活性化させる.この機構は高い学習効率を有するリザバーコンピューティング(RC)の更なる効率化への応用が期待できる.本研究では,近年深層学習に迫る性能を示す一方,計算コストの増大が懸念されるリカレントニューラルネットワークを複数配置したマルチリザバー機構に対して,LC-NE神経系の注意機構の導入による高効率な革新的マルチリザバーの開発を行う.これによりエッジ人工知能の実用に耐え得るRC機構の確立を目指す。

  • 排序方式:
  • 1
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  • 1.Aging Detection Based onDynamic State Transitions inInstantaneous Hilbert-Based Spatio-Temporal EEG Features

    • 关键词:
    • Brain;Cognitive systems;Deep neural networks;Electrophysiology;Feature extraction;Mathematical transformations;Neurophysiology;Signal processing;Aging detection;Cognitive process;Electroencephalography microstate;Hilbert transform;Instantaneous frequency;Microstates;Network dynamics;Neural-networks;Pathological conditions;Process condition
    • Nobukawa, Sou;Ikeda, Takashi;Kikuchi, Mitsuru;Takahashi, Tetsuya
    • 《32nd International Conference on Neural Information Processing, ICONIP 2025》
    • 2026年
    • November 20, 2025 - November 24, 2025
    • Okinawa, Japan
    • 会议

    The spatial distribution of electroencephalography (EEG) oscillatory power and its temporal transitions are widely recognized as indicators of cognitive processes and pathological conditions, termed as microstates. These microstates reflect whole-brain neural network dynamics, including deep brain regions, and are closely associated with large-scale networks such as the default mode network. The conventional approach to microstate analysis relies on the envelope of EEG oscillations, which corresponds to the instantaneous amplitude. In this study, we aimed to extend conventional microstate analysis by integrating the instantaneous amplitude (power component) and instantaneous frequency data derived from the Hilbert transform. While our previous studies demonstrated that instantaneous frequency also reflects brain activity, this study highlights that integrating both features enables a more comprehensive assessment of aging effects. This integration allows the identification of brain states that cannot be detected using conventional power-based microstate analysis. Our findings suggest that this approach expands and enhances traditional microstate analysis and offers a novel index for detecting brain states. This method has the potential to provide new insights into neural network dynamics and can be applied to the study of cognitive processes and pathological conditions. © The Author(s), under exclusive license to Springer Nature Singapore Pte Ltd. 2026.

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