| Project Area | Holism in neuroscience: Large-scale recording and simulation |
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| Project/Area Number |
21H05138
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
Mori Hiroki 早稲田大学, 次世代ロボット研究機構, 客員主任研究員 (80610849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
太田 聡史 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 特別嘱託研究員 (30391890)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥32,760,000 (Direct Cost: ¥25,200,000、Indirect Cost: ¥7,560,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2021: ¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
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| Keywords | 構成論的発達科学 / 全身筋骨格マウスシミュレーション / 神経系シミュレーション / 触覚シミュレーション / マウス全身筋骨格モデル / 触覚細胞モデル / 計算神経科学 / 筋骨格シミュレーション / 多変量解析 / マウス / 全身筋骨格モデルシミュレーション / 統合情報量 / Scx-GFP蛍光遺伝子 / 全身筋骨格シミュレーション / 注意モデル / 予測符号化 / 認知発達ロボティクス |
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| Outline of Research at the Start |
胎児から生後の発達を考える時、神経や身体単独の自動的な発達観では発達障害を含む発達の多様性を説明できず、子宮内環境でのインタラクションから生後の社会的インタラクションまで、つまり、環境や他者、さらには神経系内部の発達的自己組織化を含めた発達の全体性を考慮しなければならない。本研究では、全体像をシミュレーションやロボットで構成しながら理解を深める構成論的アプローチにより胎児の全身筋骨格シミュレーションや大規模詳細神経系シミュレーションを用いて認知発達の全体性を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we developed a whole-body musculoskeletal simulation of a mouse based on the Mujoco physics simulation engine. This simulation incorporates 853 muscles implemented throughout the body, enabling detailed reproduction of mouse movements. Furthermore, we implemented skin on the entire body of the mouse to achieve a realistic appearance. The model has been validated by coupling it with a neural system model to confirm its functionality. Regarding the reproduction of tactile sensation, we implemented tactile cells in the mouse's paw pads. As a result, we confirmed that the tactile model functions appropriately. The whole-body musculoskeletal simulation and tactile model of the mouse developed in this study are expected to serve as valuable tools for researching mouse behavior and sensory information processing.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究で開発されたマウス全身筋骨格シミュレーションと触覚モデルは、マウスの行動や感覚情報処理の研究に有用なツールとなることが期待される。今後は、このモデルを用いて様々な実験を行い、マウスの行動メカニズムの解明に貢献していきたい。また、本モデルはマウスの運動制御や感覚情報処理の基礎研究に留まらず、ヒトの疾患メカニズムの解明にも応用できる可能性がある。例えば、運動障害や感覚障害を持つ疾患モデルマウスのシミュレーションを行うことで、病態の理解が深まり、新たな治療法の開発につながることが期待される。本研究の成果が、様々な分野の研究者との共同研究を促進し、神経科学研究の発展に寄与することを期待している。
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