| Project/Area Number |
20K20520
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 12:Analysis, applied mathematics, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
國府 寛司 京都大学, 理学研究科, 教授 (50202057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 淑子 京都大学, 理学研究科, 教授 (10183857)
青柳 富誌生 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90252486)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 力学系 / リズム / 時空間ダイナミクス / データ駆動 / モデルフリー |
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| Outline of Research at the Start |
現象のダイナミクスの研究では数理モデルに基づく解析手法が有効だが，妥当な根拠に基づくモデルの構築が困難な場合には，無理にモデルを立てても却ってその後の解析を誤った方向に導く怖れも大きい．その場合には，実験や観測で得られるデータから直接的にダイナミクスの数理的記述を行う手法や，現象の背後に潜む本質的構造だけに依存する普遍構造をデータから直接推定する方法の開拓が望まれる．本研究は，発生生物学研究の中で実験的に発見された腸の蠕動運動に関わる未知の時空間ダイナミクスの問題を題材に，力学系理論に基づくモデルフリーの新手法の開拓により，直接的データ駆動型の時空間ダイナミクス研究のブレークスルーを狙う．
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| Outline of Annual Research Achievements |
[時空間ダイナミクスの全構造計算法] 昨年度に引き続き、遺伝子制御ネットワークの数理モデルであるSwitching 系のダイナミクス全構造計算法の研究を進め た。また、リザバー計算と呼ばれる機械学習法による時系列データからのダイナミクス推定が成功する数学的メカニズムの研究も継続した。
[普遍位相振動子結合系の時空間相互作用の推定] リミットサイクル振動が相互作用していると考えられる系の時系列データから、結合振動子モデルの存在だけ を仮定し、その相互作用を推定するための理論的研究を更に進めた。
[時空間リズムダイナミクスの実験的研究] ニワトリ胚の腸由来細胞を用いた腸収縮オーガノイド作製法の最適化を進めた。また腸収縮オーガノイドへの遺伝子導入法について、エレクトロポレーション法とRCASウィルス法の両方とも効果的であることがわかった。細胞内のCa2+を可視化するGCaMP遺伝子を導入したとこ ろ、オーガノイド内におけるCa2+振動パターンが認められた。オーガノイド内のカハール介在細胞におけるCa2+振動にも注目し、青柳班の振動子ネットワー ク解析に向けてデータを収集中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理由 新型コロナウィルスパンデミックのため、研究活動への制約は依然として大きく、当初の予定の遅れは完全に取り戻せているとはいえない。しかし海外学会への参加も少しずつ可能になり、オンラインでの学会参加や関連研究者との研究打合せと合わせて研究を進めており、徐々に研究活動を加速してきてい る。
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウィルス感染症の５類移行を受けて、研究者の招へいや海外渡航も含めた研究活動の平常化ができると期待されるので、それを踏まえて、それぞれの課題について、研究分担者とも緊密に協力しつつ、研究計画に沿って積極的に研究を進める。
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