2008 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケールな時空間ニューロダイナミクスの計測と制御
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20240023
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
郷原 一寿 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (40153746)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内田 努 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70356575)
永山 昌史 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70374585)
塩谷 浩之 室蘭工業大学, 工学部・情報工学科, 准教授 (90271642)
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| Keywords | ニューラルネットワーク / ダイナミクス / 培養神経細胞 / マルチスケール |
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| Research Abstract |
今年度は、研究実施計画に沿って、主に以下の2つのシステムに関する研究を行った。さらに、研究目的達成に必要な、実験条件の検討および理論的検討を進めた。
1. 長期神経細胞培養システム
長期に渡って神経細胞を培養できるシステムの設計・予備実験を行った。ペリスタポンプで、メディウム培養液を多電極アレイ上の神経細胞へ供給し、さらに廃棄機構を設けて還流可能とした。メディウム培養液は、インキュベータ内で5%CO2ガスを十分吸収させ、交換の手間を解消するために、1ヶ月間自動補給可能とするよう設計した。また、培養液の導入経路および廃棄経路は、インパルス計測のノイズ源の一つになることから、ノイズカットのためにシールド対策を施すことにした。予備実験によって、その有効性・問題点を明らかにした。
2. 時間ダイナミクス(インパルス)計測システム
多電極アレイ測定系を最大8個並列化し、64極の電極から電気信号を最長1年に渡って計測可能とするシステムを、ハード・ソフト両面から検討し、まず一ヶ月間の連続測定が可能な並列システムを構築した。多電極アレイはMEDシステム(アルファメドサイエンス社製)を用い、並列化可能な制御系の設計・製作を新たに行い、科学研究費基盤B(2005年度-2007年度)により構築した可変入力培養神経回路システムを、ハード・ソフト共に大幅に増強した!
ウェットな培養系は、個体から細胞を採取する時点でのバラツキが大きい。よって、同一個体から採取された複数の培養細胞に対して同一の現象が起きていることを保証することが必要となる。また、初期分散密度などの異なる培養条件下でも再現性のある実験データを取得することが重要になる。今年度行った上記2つのシステムは、これらの要求を満たすと期待される。
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