多細胞神経ネットワークの学習と変調の神経回路基盤

• 研究領域: 脳神経マルチセルラバイオ計算の理解とバイオ超越への挑戦
• 研究課題/領域番号: 24H02336
• 研究種目: 学術変革領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅳ)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 神谷 温之 北海道大学, 医学研究院, 教授 (10194979)
• 研究分担者: 桂林 秀太郎 福岡大学, 薬学部, 教授 (50435145)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 105,040千円 (直接経費: 80,800千円、間接経費: 24,240千円); 2025年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2024年度: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円)
• キーワード: 多細胞バイオ計算 / バイオ超越 / 培養神経回路 / 数理モデル解析 / 同期リズム形成

研究開始時の研究の概要

本研究では、脳スライス標本と人工神経細胞回路を対象として、脳と分散培養系におけるシナプス可塑性(学習の神経基盤)の異同を電気生理計測により比較解析する。人工神経細胞回路では、1つの再帰結合を有する単一細胞モデルと、時定数の異なる複数の再帰結合が入り組んだ多細胞ネットワークモデルの両方を作製し、神経活動依存的な可塑性や、報酬信号として知られる神経変調物質(ドーパミン)よる変調機構を解析して定量的な数理モデルを構築し(マルチセルラ数理モデル)、人工神経細胞回路をウェットウェア計算機として応用した際の可塑性制御法を提案する。