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神経配線のロジック解明と多元的階層構造の解析技術の開発

Publicly Offered Research

Project AreaFrom molecules, cells to organs : trans-hierarchical logic for higher-order pattern and structures
Project/Area Number 23127509
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionAichi Prefectural University (2012)
Nara Institute of Science and Technology (2011)

Principal Investigator

作村 諭一  愛知県立大学, 情報科学部, 准教授 (50324968)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywords軸索誘導 / 膜電位 / 変換方程式 / システム同定 / ベイズ推定
Outline of Annual Research Achievements

神経細胞が外部の生体分子を感知しながら軸索の伸ばす方向を決めるとき、細胞膜電位を変化させていることが実験観察により分かっている。つまり生化学的シグナルを細胞膜電位に変換している。この変換過程を数理的に解明することが本研究の目的である。当該年度では、共同研究者から提供を受けた膜電位の時系列データをベイズ理論により解析することで、生化学的シグナルから細胞膜電位への定量的な変換方程式を同定した。その際、いくつかのモデル修正と、乱数を用いた繰り返し計算(モンテカルロ法)を行ったため、多くの数値計算を必要としたが、目的の最終段階に漕ぎ着くことができた。その結果、Protein Kinase G からCyclic Nucleotide-Gated Channelに対する抑制の可能性を見出した。この結果は予備的な解析で推定されていたが、当該年度で行った綿密な解析で裏付けられたことになる。現在、この結果について論文作成中である。

本研究課題の目的(生化学的シグナルから膜電位シグナルまでの変換方程式の導出)の達成が見込まれたため、最終目標である軸索誘導という物理過程のモデル化も平行して推進した。すなわち、膜電位から軸索の伸長方向検知のメカニズムを数理モデルで表現した。現在のところ定量データの導入まで至っていないが、外部因子に対する軸索の複雑な応答について、定性的な原理を表現可能となっている。今後、実験事実の調査と数理モデルの改良、ならびに実験データの定量的導入を行い、膜電位から軸索運動までの変換方程式を完成する予定である。これが完成されれば、当該年度までの結果と連結することで、外部刺激から軸索運動までを解明することができる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Dynamic Regulation of Myosin Light Chain Phosphorylation by Rho-kinase2012

    • Author(s)
      Takako Kaneko-Kawano, Fugo Takasu, Honda Naoki, Yuichi Sakumura, Shin Ishii, Takahiro Ueba, Akinori Eiyama, Aiko Okada, Yoji Kawano, Kenji Suzuki
    • Journal Title

      PLoSONE

      Volume: 7(6) Issue: 6 Pages: 1-10

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0039269

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The period of the somite segmentation clock is sensitive to Notch activity2011

    • Author(s)
      W.Kim, et al
    • Journal Title

      Mol.Biol.Cell

      Volume: 22 Issue: 18 Pages: 3541-3549

    • DOI

      10.1091/mbc.e11-02-0139

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Experimental Comparison of Classification Methods for Key Kinase Identification2013

    • Author(s)
      Yuji Yoshida
    • Organizer
      ニューロコンピューティング研究会
    • Place of Presentation
      玉川大学
    • Year and Date
      2013-03-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 膜電位と成長円錐誘導の数理モデリング2013

    • Author(s)
      山田達也
    • Organizer
      生命情報科学若手の会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2013-03-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 事前知識を組み込んだ細胞の力推定手法2013

    • Author(s)
      小沢哲
    • Organizer
      生命情報科学若手の会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2013-03-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 神経突起形成関連酵素の情報抽出法2013

    • Author(s)
      吉田裕司
    • Organizer
      生命情報科学若手の会
    • Place of Presentation
      岡崎コンファレンスセンター
    • Year and Date
      2013-03-01
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞運動のための力と生化学の相互作用2012

    • Author(s)
      作村諭一
    • Organizer
      第50回日本生物物理学会年会
    • Place of Presentation
      名古屋大学
    • Year and Date
      2012-09-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 細胞形態の定量化のためのShape Contextの応用2012

    • Author(s)
      中平悠太, 作村諭一, 中村岳史, 池田和司
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2012-03-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Sparse feature extraction to find key kinase for neurite growth2012

    • Author(s)
      Maruno Y, Miyamoto A, Sakumura Y, Ikeda K
    • Organizer
      電子情報通信学会総合大会
    • Place of Presentation
      岡山大学
    • Year and Date
      2012-03-20
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of Axon Growth Factor by Compressed Sensing2011

    • Author(s)
      Maruno Y, Miyamoto A, Al-Ali H, Lemmon V, Sakumura Y, Ikeda K
    • Organizer
      第14回情報論的学習理論ワークショップ(IBIS2011)
    • Place of Presentation
      奈良女子大学
    • Year and Date
      2011-11-10
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of a molecular system that regulates growth cone membrane potential during growth cone guidance2011

    • Author(s)
      Yamada T, Jimbo HC, Ishii S, Nishiyama M, Hong K, Sakumura Y
    • Organizer
      Computational Neuroscience Society 2011 (CNS*2011)
    • Place of Presentation
      スウェーデン・ストックホルム
    • Year and Date
      2011-07-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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