2023 Fiscal Year Final Research Report

Holistic approach towards understanding cognitive and motor development based on interaction among brain, body, and environment.

Planned Research

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Project Area	Holism in neuroscience: Large-scale recording and simulation
Project/Area Number	21H05138
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (III)
Research Institution	Waseda University
Principal Investigator	Mori Hiroki 早稲田大学, 次世代ロボット研究機構, 客員主任研究員 (80610849)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	太田聡史国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 特別嘱託研究員 (30391890)
Project Period (FY)	2021-08-23 – 2024-03-31
Keywords	構成論的発達科学 / 全身筋骨格マウスシミュレーション / 神経系シミュレーション / 触覚シミュレーション
Outline of Final Research Achievements	In this study, we developed a whole-body musculoskeletal simulation of a mouse based on the Mujoco physics simulation engine. This simulation incorporates 853 muscles implemented throughout the body, enabling detailed reproduction of mouse movements. Furthermore, we implemented skin on the entire body of the mouse to achieve a realistic appearance. The model has been validated by coupling it with a neural system model to confirm its functionality. Regarding the reproduction of tactile sensation, we implemented tactile cells in the mouse's paw pads. As a result, we confirmed that the tactile model functions appropriately. The whole-body musculoskeletal simulation and tactile model of the mouse developed in this study are expected to serve as valuable tools for researching mouse behavior and sensory information processing.
Free Research Field	構成論的発達科学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究で開発されたマウス全身筋骨格シミュレーションと触覚モデルは、マウスの行動や感覚情報処理の研究に有用なツールとなることが期待される。今後は、このモデルを用いて様々な実験を行い、マウスの行動メカニズムの解明に貢献していきたい。また、本モデルはマウスの運動制御や感覚情報処理の基礎研究に留まらず、ヒトの疾患メカニズムの解明にも応用できる可能性がある。例えば、運動障害や感覚障害を持つ疾患モデルマウスのシミュレーションを行うことで、病態の理解が深まり、新たな治療法の開発につながることが期待される。本研究の成果が、様々な分野の研究者との共同研究を促進し、神経科学研究の発展に寄与することを期待している。