2017 Fiscal Year Research-status Report

振動子ネットワーク：生命現象の理解と予測を目指したモデリングと理論枠組みの構築

Research Project

Project/Area Number	15K16062
Research Institution	Ochanomizu University
Principal Investigator	郡宏お茶の水女子大学, 基幹研究院, 准教授 (80435974)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords	同期現象 / 概日リズム / ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements	本研究の項目(A)では体内時計や脳に見られる振動現象に関する理論的課題に取り組んでいる。27年度に提案した時差ボケ現象を説明する数理モデルを用いて、シフトワーカーの問題に取り組んだ。２つの異なるシフトスケジュールを考え、体内時計の順応性の差をシミュレーションによって調べた。この結果、ローテータと呼ばれる種類のスケジュールが順応を著しく妨げることが示唆された。マウスの実験研究者と実験検証について打合わせを行った。 (B)では確率的に状態遷移する素子集団のダイナミクスを取り扱う理論枠組みを構築し、ゆらぎを伴う複雑な振動や神経興奮の集団ダイナミクスの新規解析手法を提案することを目指している。２８年度にPNAS誌より、分子時計が低温条件下で停止することを報告した。これの理論を本枠組みを用いて構築した。その結果、分子時計の停止は、分子レベルのリン酸化サイクルの脱同期が引き起こすことが示唆された。この結果は日本物理学会2017年秋季大会で口頭発表した。項目(C)では特定の機能を最適化する振動子ネットワークのネットワーク構造の探求に取り組んでいる。ゆらぎ強度が不均一な振動子集団において、同期度をネットワーク構造から求まるラプラス行列の固有値・固有ベクトル関係づける理論をすでに構築していたが、具体的な問題を設定しそれらに対する最適ネットワーク構造を求めた。また、新たに、空間に広がる素子間のシンクロを最適化するネットワーク構造の理論を構築した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 論文発表、学会発表を行えている。
Strategy for Future Research Activity	成果は順調にでており、論文執筆に注力する。
Causes of Carryover	研究補助できる学生がいなかったため謝金が予定より使用できていない。次年度はこの分を学会参加などの成果公表に活用する。