0次減衰する連想記憶モデルの記憶容量に関する研究

摘要

短期記憶の場として目される海馬とその周辺では，シナプスの死滅・新生が観測されている.生理学的実験により，強度の小さいシナプスほど死滅されやすいことがわかった.本研究では計算論的観点から，ネットワーク内のシナプス新生が及ぼす記憶への影響を調べるため，0次減衰するHopfieldモデルを用いて数値実験を行った.実験結果より，シナプス新生はネットワークのオーバーロードを回避し，最近の記憶を安定して保持する役割を担う可能性があることがわかった.また，0次減衰モデルの記憶容量はシナプス新生数に相当する減衰率αに依存することを示す.さらに，β次減衰モデルへと拡張し，シナプス減衰項の次元が及ぼすモデルの記憶特性への影響について調べた.その結果，次元が充分大きいところではモデルの記憶特性が一定になることがわかった.%It has been reported that synaptogenesis, formation of synaptic connection, continues to take place in certain regions of the postnatal brain including the hippocampal regions. According to the previous neurophysio-logical experiment, synapses with smaller strength tend to be eliminated with higher probability. We investigate the effect of synaptogenesis on memories in the neural circuit, proposing the abstract neural network model, the Hopfield model with the zero-order synaptic decay. Using the numerical simulations, we demonstrate the possibility that synaptogenesis plays a role in maintaining recent memories embedded in the network while avoiding overloading. We also show the storage capacity of the zero-order decay model as a function of the decay rate α which corresponds to the number of replacement synapses. Furthermore, we extend the zero-order decay model to β-th-order, and investigate its characteristics by varying the order of the decay term, β. The results show that the characteristics of the β-th-order decay model are constant for a large order β.