Network basis of learning and modulation of multicellular neuronal networks

• Project Area: Multicellular neurobiocomputing: Understanding and advancing towards biological supremacy
• Project/Area Number: 24H02336
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (IV)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 神谷 温之 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10194979)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桂林 秀太郎 福岡大学, 薬学部, 教授 (50435145)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥105,040,000 (Direct Cost: ¥80,800,000、Indirect Cost: ¥24,240,000); Fiscal Year 2025: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2024: ¥29,770,000 (Direct Cost: ¥22,900,000、Indirect Cost: ¥6,870,000)
• Keywords: 多細胞バイオ計算 / バイオ超越 / 培養神経回路 / 数理モデル解析 / 同期リズム形成

Outline of Research at the Start

本研究では、脳スライス標本と人工神経細胞回路を対象として、脳と分散培養系におけるシナプス可塑性(学習の神経基盤)の異同を電気生理計測により比較解析する。人工神経細胞回路では、1つの再帰結合を有する単一細胞モデルと、時定数の異なる複数の再帰結合が入り組んだ多細胞ネットワークモデルの両方を作製し、神経活動依存的な可塑性や、報酬信号として知られる神経変調物質(ドーパミン)よる変調機構を解析して定量的な数理モデルを構築し(マルチセルラ数理モデル)、人工神経細胞回路をウェットウェア計算機として応用した際の可塑性制御法を提案する。