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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Theory for the mathematical modeling of complicated systems

Research Project

Project/Area Number 26310212
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

栄 伸一郎  北海道大学, 理学研究院, 教授 (30201362)

Project Period (FY) 2014-07-18 – 2019-03-31
Keywords非局所効果 / 細胞極性 / 積分核 / 代謝ネットワーク
Outline of Annual Research Achievements

昨年度から始めた, 細胞極性に関する問題で, 外部刺激に応じて極性が定まるべき位置を理論的に予測することに成功した.今年度は細胞分裂を視野に入れて, 複数の外部刺激に対する応答を考察したが, 同じ強さの複数の外部刺激に対して, 最終的な極性の位置を決定するためのメカニズムの解明に成功した.これは細胞同士の接触面が各細胞にとっての外部刺激に対応するとの考えに基づいたものであり, 最終的に分裂の方向を理論的に決定する方法につながると期待される.また, 細胞膜上の極性を考察するために, 2次元平面上の極性の存在問題についても結果を得つつある.
また, 継続中の研究として, 積分核を用いた非局所項を有する方程式に関する研究がある.その有効性として, パターン形成のメカニズムをより包括的に説明できること, またより複雑なパターンも容易に再現できる, 実験との親和性が高いといった点をあげることができる.本研究ではこうしたことを踏まえ, 積分核形状と空間パターンの関係の理論的解明を目標として, 当年度において, 代謝系ネットワークから積分核形状を決定するための方法を確立した.また, それらを幾つかの複雑な代謝ネットワークに応用し, 有益な情報を抽出することに成功した.それらの成果は現在業績論文として執筆中である.更に, 離散的に表現されたモデル方程式系を積分核を用いて連続化するための一般的手法の開発にも成功した.既にショウジョウバエの視覚中枢系モデルにおいて, 従来の離散を含むモデルで示されていたすべての挙動を当該方法により再現できることを確認しており, その成果を現在執筆中である.これら方法はその汎用性の高さから, 球面上の問題への応用など, 今後様々な問題に応用されると期待される.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Ting Hua University/Taiwan University(その他の国・地域 台湾)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      Ting Hua University/Taiwan University
  • [Journal Article] Interaction of non-radially symmetric camphor particles2018

    • Author(s)
      Ei Shin-Ichiro、Kitahata Hiroyuki、Koyano Yuki、Nagayama Masaharu
    • Journal Title

      Physica D: Nonlinear Phenomena

      Volume: 366 Pages: 10~26

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physd.2017.11.004

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Heterogeneity-induced effects for pulse dynamics in FitzHugh-Nagumo type systems2018

    • Author(s)
      Chen Chao-Nien、Ei Shin-Ichiro、Tzeng Shyuh-yaur
    • Journal Title

      Physica D: Nonlinear Phenomena

      Volume: 382-383 Pages: 22~32

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.physd.2018.07.001

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dynamics of Localized Unimodal Patterns in Reaction-Diffusion Systems for Cell Polarization by Extracellular Signaling2018

    • Author(s)
      Kuwamura Masataka、Seirin-Lee Sungrim、Ei Shin-ichiro
    • Journal Title

      SIAM Journal on Applied Mathematics

      Volume: 78 Pages: 3238~3257

    • DOI

      10.1137/18M1163749

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] JAK/STAT guarantees robust neural stem cell differentiation by shutting off biological noise2018

    • Author(s)
      Tanaka, Y., Yasugi, T.,Nagayama, M., Sato, M. and Shin-Ichiro Ei
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 12484

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Jak/stat guarantees robust differentiation of neural stem cells by shutting off biological noises in the developing fly brain2018

    • Author(s)
      M Sato, T Yasugi, Y Tanaka, M Nagayama, S. Ei
    • Journal Title

      Cytokine

      Volume: 100 Pages: 13 - 29

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 微分方程式を導出する-常微分方程式2018

    • Author(s)
      栄 伸一郎
    • Journal Title

      数理科学

      Volume: 11 Pages: 7 - 13

  • [Presentation] Interaction of non-radially symmetric camphor particles2019

    • Author(s)
      栄 伸一郎
    • Organizer
      PDE seminar in Ting Hua University
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Motion of a pulse for mass-conserved reaction-diffusion systems2019

    • Author(s)
      栄 伸一郎
    • Organizer
      反応拡散方程式と非線形分散型方程式の解の挙動 RIMS共同研究
    • Invited
  • [Presentation] 分化の波を通して見る数理モデル構築と解析のための新しい試み2019

    • Author(s)
      栄 伸一郎
    • Organizer
      CREST・さきがけ数学関連領域合同シンポジウム 「数学パワーが世界を変える 2019」
    • Invited
  • [Presentation] 反応拡散系におけるスローダイナミクスの導出2018

    • Author(s)
      栄 伸一郎
    • Organizer
      研究会 「くりこみ群によるスケールの分離とスローダイナミクス」
    • Invited
  • [Presentation] Interaction of pulses for mass-conserved reaction-diffusion systems related to cell polarity2018

    • Author(s)
      栄 伸一郎
    • Organizer
      2018 China-Japan Workshop on Nonlinear Diffusion Problems
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Funded Workshop] Second Joint Australia-Japan workshop on dynamical systems with applications in life science2018

URL: 

Published: 2019-12-27   Modified: 2022-08-19  

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