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ヘテロな動的パターンの相互作用の数理的解明とその生命科学への展開

計画研究

研究領域ヘテロ複雑システムによるコミュニケーション理解のための神経機構の解明
研究課題/領域番号 21120003
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関東北大学 (2011-2013)
北海道大学 (2009-2010)

研究代表者

西浦 廉政  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (00131277)

研究分担者 國府 寛司  京都大学, 大学院理学研究科, 教授 (50202057)
上田 肇一  富山大学, 大学院理工学研究部, 准教授 (00378960)
連携研究者 荒井 迅  北海道大学, 大学院理学研究院, 准教授 (80362432)
上田 肇一  富山大学, 大学院理工学研究部, 准教授 (00378960)
研究期間 (年度) 2009-07-23 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2013年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2012年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
2011年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2010年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
2009年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードヘテロ個体 / 余次元 / 反応拡散系 / 大域分岐 / 特異点 / 衝突現象 / 自己組織化 / パターン形成 / 神経科学 / シグナル伝達
研究概要

時空間での外的環境の変化に対し、システムがどのようにダイナミックに適応するかを、ヘテロ環境下での空間局在パルスの自発生成、経頭蓋磁気刺激(TMS)に対する脳波の同期・脱同期現象、そして外的環境変化に対する柔軟なアトラクター遷移を中心に研究を実施した。パルスの自発生成においては、縮退したバタフライ型2重ホモクリニック点が組織中心であることが明らかにされた。TMSによる位相リセット及びその空間伝搬については多重内部状態を有する集団振動子モデルで説明が可能となった。ループ探索機能やその修復等の柔軟なアトラクター遷移を表現できる数理モデルの提案を行った。

報告書

(6件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて 2014 2013 2012 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (23件) (うち査読あり 22件) 学会発表 (29件) (うち招待講演 8件) 図書 (1件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Robust pulse generators in an excitable medium with jump-type heterogeneity2014

    • 著者名/発表者名
      M.Yadome, Y.Nishiura, T.Teramoto
    • 雑誌名

      SIAM J. Appl. Dyn.Syst.

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multistate network for loop searching system with self-recovery property2014

    • 著者名/発表者名
      K.-I. Ueda, M. Yadome, Y. Nishiura
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 89(2),(published on-line) 号: 2 ページ: 22810-22810

    • DOI

      10.1103/physreve.89.022810

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Robust pulse generators in an excitable medium with jump-type heterogeneity2014

    • 著者名/発表者名
      Masaaki Yadome, Yasumasa Nishiura, Takashi Teramoto
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Applied Dynamical Systems

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-state network design for robust loop-searching systems2013

    • 著者名/発表者名
      K.-I.Ueda
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: Vol.87 号: 5

    • DOI

      10.1103/physreve.87.052920

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneity-Induced Pulse Generators2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura, T.Teramoto, M.Yadome
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      巻: Vol.III ページ: 371-377

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_50

    • ISBN
      9789400747913, 9789400747920
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Capturing the Global Behavior of Dynamical Systems with Conley-Morse Graphs2013

    • 著者名/発表者名
      Zin Arai, Hiroshi Kokubu, Ippei Obayashi
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics

      巻: Vol.III ページ: 665-672

    • DOI

      10.1007/978-94-007-4792-0_89

    • ISBN
      9789400747913, 9789400747920
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamics of two interfaces in a hybrid system with jump-type heterogeneity2013

    • 著者名/発表者名
      K.Nishi, Y.Nishiura, T.Teramoto
    • 雑誌名

      Japan J. Indust. Appl. Math

      巻: Vol.30 号: 2 ページ: 351-395

    • DOI

      10.1007/s13160-013-0100-x

    • NAID

      10031185313

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] About the unfolding of the Hopf-zero singularity2013

    • 著者名/発表者名
      Freddy Dumortier, Santiago Ibanez, Hiroshi Kokubu, and Carles Simo
    • 雑誌名

      Discrete and Continuous Dynamical Systems A

      巻: -

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneity-induced pulse generators2013

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura, Masaaki Yadome, and Takashi Teramoto
    • 雑誌名

      Mathematisches Forschungsinstitut Oberwolfach workshop report

      巻: 60/2012 号: 4 ページ: 68-71

    • DOI

      10.4171/owr/2012/60

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [雑誌論文] A mathematical mechanism for instabilities in stripe formation on growing domains2012

    • 著者名/発表者名
      K.-I.Ueda, Y.Nishiura
    • 雑誌名

      Physica D

      巻: Vol.241 号: 1 ページ: 37-59

    • DOI

      10.1016/j.physd.2011.09.016

    • NAID

      120003702849

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tacticdirection determined by the interaction betweenoscillatory chemical waves and rheologicaldeformation in an amoeba2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S. Takagi, and T. Nakagaki
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: E86 号: 1 ページ: 11927-11927

    • DOI

      10.1103/physreve.86.011927

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heterogeneity-induced spot dynamics for a three-component reaction-diffusion system2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura, T.Teramoto, X.Yuan
    • 雑誌名

      Communications on Pure and Applied Analysis

      巻: Vol.11 号: 1 ページ: 307-338

    • DOI

      10.3934/cpaa.2012.11.307

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書 2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collision Dynamics in Dissipative Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura, T.Teramoto
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 59 号: 0 ページ: 13-25

    • DOI

      10.11345/nctam.59.13

    • NAID

      130004463762

    • ISSN
      1348-0693, 1349-4244
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mathematical model for contemplative amoeboid locomotion2011

    • 著者名/発表者名
      K.-I.Ueda, S.Takagi, Y.Nishiura, T.Nakagaki
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: Vol.83 号: 2 ページ: 21916-21916

    • DOI

      10.1103/physreve.83.021916

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collision dynamics in Dissipative Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura, T.Teramoto
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 59 ページ: 13-25

    • NAID

      130004604553

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mathematical model for contemplative amoeboid locomotion2011

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda, Seiji Takagi, Yasumasa Nishiura, Toshiyuki Nakagaki
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW E

      巻: vol.83

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Collision dynamics in dissipative systems2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura, T.Teramoto
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: vol.59 ページ: 13-25

    • NAID

      130004604553

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pinned fronts in heterogeneous media of jump type2010

    • 著者名/発表者名
      P.van Heijster, A.Doelman, T.J.Kaper, Y.Nishiura, K.-I.Ueda
    • 雑誌名

      Nonlinearity

      巻: Vol.24 号: 1 ページ: 127-157

    • DOI

      10.1088/0951-7715/24/1/007

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Morphological characterization of the diblock copolymer problem with topological computation2010

    • 著者名/発表者名
      T.Teramoto, Y.Nishiura
    • 雑誌名

      Japan Journal of Industrial and Applied Mathematics

      巻: Vol.27 号: 2 ページ: 175-190

    • DOI

      10.1007/s13160-010-0014-9

    • NAID

      10026699997

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rotational motion of traveling spots in dissipative systems2009

    • 著者名/発表者名
      T.Teramoto, K.Suzuki, Y.Nishiura
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: Vol.80 号: 4

    • DOI

      10.1103/physreve.80.046208

    • NAID

      120001672681

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulse dynamics for reaction-diffusion systems in the neighborhood of codimension two singularity2009

    • 著者名/発表者名
      SI.Ei, Y.Nishiura, K.-I.Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Math-for-industry

      巻: Vol.1 ページ: 91-95

    • NAID

      120001633478

    • URL

      http://catalog.lib.kyushu-u.ac.jp/ja/recordID/15583?hit=1&caller=xc-search

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pulse dynamics for reaction-diffusion systems in the neighborhood of codimension two singularity2009

    • 著者名/発表者名
      Shin-Ichiro Ei, Yasumasa Nishiura, Kei-Ichi Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Math-for-industry 1

      ページ: 91-95

    • NAID

      120001633478

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rotational motion of traveling spots in dissipative systems2009

    • 著者名/発表者名
      Takashi Teramoto, Katsuya Suzuki, Yasumasa Nishiura
    • 雑誌名

      Physical Review E 80

    • NAID

      120001672681

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Analysis of Global Dynamics from Time-series Data: Case Studies2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      IMA Workshop "Algebraic Topology in Dynamics, Differential Equations, and Experimental Data"
    • 発表場所
      ミネアポリス(ミネソタ大学IMA・アメリカ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 時間周期構造から空間周期構造へ2013

    • 著者名/発表者名
      西浦廉政
    • 学会等名
      第23回「非線形反応と協同現象」研究会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館,札幌
    • 年月日
      2013-12-17
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] A computational approach to spontaneous pulse generators in dissipative systems2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      2013 Northeastern Asia Symposium on High Performance Computing Methods and Modeling
    • 発表場所
      Chengdu, China
    • 年月日
      2013-09-23
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Dynamics of dissipative solitons in heterogeneous media and its application to biological problems2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      International Workshop "From SoftMatter to Protocell"
    • 発表場所
      Tohoku University, Sendai
    • 年月日
      2013-09-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Transient dynamics of neural oscillators induced by nonlinear interactions2013

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda, Yasumasa Nishiura, Yoko Yamaguchi, Keiichi Kitajo
    • 学会等名
      International conference on cognitiveneurodynamics 2013
    • 発表場所
      Sigtuna, Sweden
    • 年月日
      2013-06-24
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Three-state Node Network for Loop Searching System2013

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda
    • 学会等名
      IMA Special Workshop Joint US-Japan Conference for Young Researchers on Interactions among Localized PatternsinDissipative Systems
    • 発表場所
      University of Minnesota, Minneapolis, USA
    • 年月日
      2013-06-13
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Loop Searching Systemwith Self-RecoveryProperty2013

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      Snowbird, USA
    • 年月日
      2013-05-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] A converter from time-periodicity to spatial-periodicity2013

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      Mathematics and Biology : a Roundtrip in the Light of Suns and Stars
    • 発表場所
      Lorentz Center, Leiden, the Netherlands
    • 年月日
      2013-04-16
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 時間周期構造から空間周期構造へ2013

    • 著者名/発表者名
      西浦廉政
    • 学会等名
      第23回「非線形反応と協同現象」研究会
    • 発表場所
      札幌(北海道大学学術交流会館)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A computational approach to spontaneous pulse generators in dissipative systems2013

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura
    • 学会等名
      2013 Northeastern Asia Symposium on High Performance Computing Methods and Modeling
    • 発表場所
      成都(中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of dissipative solitons in heterogeneous media and its application to biological problems2013

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura
    • 学会等名
      International Workshop "From Soft Matter to Protocell"
    • 発表場所
      仙台(東北大学さくらホール)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A converter from time-periodicity to spatial-periodicity2013

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura
    • 学会等名
      Mathematics and Biology : a Roundtrip in the Light of Suns and Stars
    • 発表場所
      ライデン(ライデン大学ロレンツセンター・オランダ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Transient dynamics of neural oscillators induced by nonlinear interactions2013

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda*, Yasumasa Nishiura, Yoko Yamaguchi, Keiichi Kitajo
    • 学会等名
      International conference on cognitive neurodynamics 2013
    • 発表場所
      シグテューナ(スウェーデン)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Three-state Node Network for Loop Searching System2013

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda
    • 学会等名
      IMA Special Workshop Joint US-Japan Conference for Young Researchers on Interactions among Localized Patterns in Dissipative Systems
    • 発表場所
      ミネアポリス(ミネソタ大学IMA・アメリカ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Loop Searching System with Self-Recovery Property2013

    • 著者名/発表者名
      Kei-Ichi Ueda
    • 学会等名
      SIAM Conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      スノーバード(アメリカ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子ネットワークの新しい捉え方 (2) Fiedler-望月によるFVS理論2013

    • 著者名/発表者名
      國府寛司
    • 学会等名
      RIMS共同研究「力学系・トポロジーの生命科学・物質科学への応用」
    • 発表場所
      滋賀(アクティプラザ琵琶)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子ネットワークの力学系理論2013

    • 著者名/発表者名
      國府寛司
    • 学会等名
      RIMS共同研究「力学系・トポロジーの生命科学・物質科学への応用」
    • 発表場所
      滋賀(アクティプラザ琵琶)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A topological computation method for global dynamics and its applications2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      Workshop on Industrial and Applied Mathematics
    • 発表場所
      北京(CAS・中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Dynamical time series analysis using a topological computation method2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      2013 Northeastern Asian Symposium on High Performance Computing Methods and Modeling
    • 発表場所
      成都(中国)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Detecting Morse Decompositions of the Global Attractor of Regulatory Networks by Time Series Data2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      IMA Workshop "Topological Structures in Computational Biology"
    • 発表場所
      ミネアポリス(ミネソタ大学IMA・アメリカ)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneity-induced pulse generators2012

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura
    • 学会等名
      "Dynamics of Patterns" Oberwolfach workshop, Dec16-Dec22, 2012
    • 発表場所
      Oberwolfach, Germany
    • 年月日
      2012-12-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Heterogeneity-induced pulse generators2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      2012 International Conference on Modeling, Analysis andSimulation
    • 発表場所
      Meiji University, Tokyo
    • 年月日
      2012-11-08
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Pulse generators as a converter from time-periodic motion to spatially periodic structure2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      Dynamical Systems in Studies of Partial Differential Equations
    • 発表場所
      University ofMinnesota, Minneapolis, USA
    • 年月日
      2012-09-25
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Heterogeneity-induced pulse generators2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      Turing Symposium on Morphogenesis -Mathematical Approaches Sixty Years after AlanTuring-
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai
    • 年月日
      2012-08-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Collision dynamics in dissipative systems2012

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura
    • 学会等名
      Pattern Formation: The inspiration of Alan Turing
    • 発表場所
      St.John's College, Oxford, UK(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 散逸系における衝突の世界2010

    • 著者名/発表者名
      西浦廉政
    • 学会等名
      第59回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      日本学術会議(東京都港区)(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-10
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Rotational Motion of Traveling Spots in Dissipative Systems2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Nishiura, T.Teramoto
    • 学会等名
      SLAM DSPDEs'10-Emerging Topics in Dynamical Systems and Partial Differential Equations-
    • 発表場所
      Barcelona, Spain(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-03
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 散逸系における2次元スポット解の回転運動2010

    • 著者名/発表者名
      寺本敬
    • 学会等名
      日本物理学会第65回年次大会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2010-03-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Rotational motion of traveling spots in dissipative systems2009

    • 著者名/発表者名
      Yasumasa Nishiura
    • 学会等名
      Collective dynamics and pattern formation in active matter systems
    • 発表場所
      Berlin, Garmany
    • 年月日
      2009-11-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] 現代界面コロイド科学の事典「生成・伝搬・崩壊のパターンダイナミクス」2010

    • 著者名/発表者名
      西浦廉政
    • 出版者
      丸善株式会社
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考] researchmap

    • URL

      http://researchmap.jp/ynishiura/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researchmap.jp/ynishiura/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-nsc.es.hokudai.ac.jp/~nishiura/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researchmap.jp/ynishiura/

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.math.jst.go.jp/en/researchdirector/scientificworks/scientificworks_pl.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-nsc.es.hokudai.ac.jp/-nishiura/

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2023-03-16  

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