Development of a Phenotype Recording and Mining System for Discovering Individuality

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Integrative research toward elucidation of generative brain systems for individuality
• Project/Area Number: 16H06534
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: Shibata Tomohiro 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (40359873)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 惇平 富山大学, 学術研究部医学系, 助教 (00635287) ; 夏目 季代久 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (30231492) ; 桝屋 啓志 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 室長 (40321814)
• Project Period (FY): 2016-06-30 – 2021-03-31
• Keywords: 脳・神経 / 計測工学 / 機械学習 / 情報工学

Outline of Final Research Achievements

For rodents such as mice, we have developed a markerless system that can record 3D information on individual gait and other body parts and track multiple individual details, including ultrasonic vocalizations and social behaviors as phenotypes for detecting individuality. The system was also developed for primates, especially for macaque monkeys in their natural environment, and is the first system of its kind in the world. The system will be used by researchers in Japan and overseas to collect large-scale data. To discover various aspects of "individuality" from this large-scale data in cooperation between researchers and machines, data mining algorithms such as data self-organization (visualization) algorithms and clustering were developed.

Free Research Field

計算神経科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は新学術領域「個性」創発脳の計画研究で、異分野の研究者が密接に連携することにより、集団における「個性」成立の法則やその意義を明らかにすることが大目的で、ヒトだけを対象にした従来の研究では扱うことが難しかった問題に関してもアプローチしました。本研究では、マウス、ラット、そしてマカクザルに関するマーカレス表現型記録システムを開発し、前者についてマウスやマカクザルのものについては世界に公開しました。また、データ分析手法も開発しました。今後、我々のツールが活用され、領域のデータシェアリングプラットフォームに多様なデータが蓄積され、解析され、「個性」研究が大きく進捗することが期待されます。