神経補綴のための機能創発するFPGA万能神経細胞ネットワーク
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21H03515
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 61040:Soft computing-related
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
鳥飼 弘幸 法政大学, 理工学部, 教授 (20318603)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松原 崇 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (70756197)
若宮 直紀 大阪大学, 大学院情報科学研究科, 教授 (50283742)
関屋 大雄 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (20334203)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
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| Keywords | 神経補綴 / 無線通信 / 無線給電 / FPGA / 機能創発 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、脳の一部を置き換え可能なレベルの高度な性能を持つ神経補綴装置の実現のための基礎技術を確立する。まず、初期万能状態から捕綴対象の細胞へと機能分化を果たす電子万能神経細胞モジュールを設計する。次に、同モジュールを用いて補綴対象のネットワーク構造を反映させた電子万能神経細胞ネットワークを構成し、補綴対象が持つ機能創生メカニズムを同ネットワークに発現させるためのあらたな設計論を構築する。そして、計算機を用いた仮想臨床実験によって同ネットワークの補綴性能を検証する。さらに、生体への埋め込みに適した完全無線化電子万能神経細胞ネットワークを実装し、模擬生体を用いた実験でその動作を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脳の一部を置き換え可能なレベルの高度な性能を持つ神経補綴装置を実現するための基礎技術を確立することを目的としている。具体的には、あたかもiPS細胞のように初期万能状態から捕綴対象部位の細胞へと機能分化を果たす電子万能神経細胞モジュールを開発することを目的とする。そして、同細胞モジュールを用いた電子万能神経細胞ネットワークを構成し、捕綴対象部位に応じた適切な創発性を発現「させるための」設計論を構築し、非侵襲性を高めるために通信と給電が完全無線化された同ネットワークの実装法の提案も目的とする。それらの目的に対して、2023年度は以下などの研究成果を得た。（１）ヒトの脳の神経細胞が持つ非線形力学の模倣に特化した確率的離散状態モデルの設計方法を構築し、同モデルをハードウェアとして効率よく実装する方法論を構築した。そのようにして実装される小型かつ低消費電力な電子回路が、万能状態の細胞に対応する「電子万能神経細胞モジュール」である。それらに加えて、同モジュールを様々な神経細胞へと分化させるためのパラメータ最適化手法を開発した。（２）電子万能神経細胞ネットワークを構成し、同ネットワークに補綴対象部位と同様の機能を発現させて高性能な神経補綴装置として機能させるための設計論を構築した。（３）生体内のゆらぎやノイズ、インピーダンスの動的変化などの悪条件の下でも安定して神経補綴装置として機能する完全無線化電子万能神経細胞ネットワークを実装する方法論を構築した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
