| 研究領域 | 脳神経マルチセルラバイオコンピューティング |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05166
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅳ)
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| 研究機関 | 同志社大学 |
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研究代表者 |
正水 芳人 同志社大学, 脳科学研究科, 教授 (90608530)
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| 研究分担者 |
神谷 温之 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10194979)
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| 研究期間 (年度) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
30,940千円 (直接経費: 23,800千円、間接経費: 7,140千円)
2023年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2022年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
2021年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 多細胞バイオ計算 / 損傷耐性 / 自己組織性 / カルシウムイメージング / 脳梗塞 / in vivoカルシウムイメージング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳をバイオコンピューティングシステムとして扱った場合の特徴は，その損傷耐性と自己組織性にある．本計画班では，モデル動物(げっ歯類)を対象とし，大脳皮質・運動野損傷モデルの実験系を用いる．具体的には，損傷前後と運動機能回復過程における運動課題実行時，大脳皮質での多細胞の神経活動変化を，in vivo カルシウムイメージングを用いて計測する．シナプスレベルでの計測では，A03松井班の協力も得る．A01香取班との連携で汎用的な再帰的ニューラルネットワークモデルとして記述するための各種パラメータを推定し，A02山本班らが作製した人工神経回路の自発活動や刺激応答と定量比較する．
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| 研究成果の概要 |
マクロズーム・多点走査型共焦点顕微鏡を用いて、広範囲の脳領域をin vivo カルシウムイメージングする系と、2光子顕微鏡を用いて脳深部をin vivo カルシウムイメージングする系を立ち上げた。次にローズベンガル色素を用いて、大脳皮質・一次運動野を損傷させる系を確立した。さらに脳損傷部位に神経細胞塊を移植する系を確立した。また生物規範的な軸索伝導の数理モデルの記述も行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
脳をバイオコンピューティングシステムとして扱った場合の特徴は、その損傷耐性と自己組織性にある。本研究で構築した実験系を用いることによって大脳皮質損傷後の自己修復、さらには損傷部位への神経細胞塊移植による自己組織的機能補填の脳内基盤が解明され、ロバスト性の高いコンピューティングシステム設計への貢献が期待される。
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