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2型糖尿病における人工的膵臓刺激装置設計のための数理モデル研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K12137
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関筑波大学

研究代表者

安東 弘泰  筑波大学, システム情報系, 准教授 (20553770)

研究分担者 藤原 寛太郎  東京理科大学, 工学部情報工学科, 助教 (00557704)
連携研究者 加計 正文  自治医科大学, 医学部, 研究員 (90214270)
池口 徹  東京理科大学, 工学部, 教授 (30222863)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード膵β細胞 / 力学系理論 / 発火パターン / イオンチャンネル
研究成果の概要

2型糖尿病の新治療法開発を目指し、膵臓電気刺激療法の原理モデルを提案した。具体的には、血糖値を制御するインスリン分泌に関わる膵β細胞の活動を数理モデルにより表現し、次の成果を得た。1)電気刺激のモデルとして、白色雑音に対する膵β細胞の応答をシミュレーションにより検討し、バースト発火の頻度上昇などインスリン分泌促進に関わる挙動を発見した。2)膵β細胞における背景電流を加味したモデルを提案し、生理学実験と整合性のとれた挙動を再現した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 11件)

  • [雑誌論文] Time-delayed feedback control of diffusion in random walkers2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroyasu Ando, Kohta Takehara, Miki U. Kobayashi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 012148-012148

    • NAID

      120007128869

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chaotic Neurodynamical search with small number of neurons for solving QAP2017

    • 著者名/発表者名
      Hikaru Ohnishi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara, Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 8 ページ: 255-265

    • NAID

      130006903507

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Izhikevichニューロンモデルにおけるカオス応答とカオス同期2017

    • 著者名/発表者名
      内木楓,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Reproducing Infra-Slow Oscillations with Doparminergic Modulation2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara, Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Numerical analysis of bursting activity in an isolated pancreatic <I>&beta;</I>-cell model2016

    • 著者名/発表者名
      H. Ando, K. Fujiwara
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 7 号: 2 ページ: 217-225

    • DOI

      10.1587/nolta.7.217

    • NAID

      130005142580

    • ISSN
      2185-4106
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Communicability angles reveal critical edges for network consensus dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      E. Estrada, E. Vargas-Estrada, H. Ando
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 92(5) 号: 5 ページ: 052809-052809

    • DOI

      10.1103/physreve.92.052809

    • NAID

      120007135758

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 数理モデルによる膵β細胞のTRPM2チャネル活性の再現2018

    • 著者名/発表者名
      笠原宏太朗,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 2018年総合大会講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 数理モデルを用いた神経雪崩現象の解析2017

    • 著者名/発表者名
      青木 舞優,加藤秀行,島田 裕,藤原 寛太郎,池口 徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 総合大会講演論文集
    • 発表場所
      名城大学、愛知県、名古屋
    • 年月日
      2017-03-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of connectivity weights of inhibitory neurons in neuronal avalanches2017

    • 著者名/発表者名
      Mayu Aoki, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      Proceedings of the 2017 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mathematical Model of TRPM2 Activation in Pancreatic β-cells2017

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara, Hiroyasu Ando, Tohru Ikeguchi, Masashi Yoshida and Masafumi Kakei
    • 学会等名
      Proceedings of the 2017 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 神経活動リズムと神経雪崩現象の関係2017

    • 著者名/発表者名
      青木舞優,加藤秀行,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会 技術研究報告
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Izhikevichニューロンモデルにおけるノイズ電流印加による信頼性の上昇2017

    • 著者名/発表者名
      内木楓,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会2017年ソサイエティ大会講演論文集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] TRPM2チャネルの膜電位特性の数理モデル解析2017

    • 著者名/発表者名
      藤原寛太郎,安東弘泰,池口徹,吉田昌史,加計正文
    • 学会等名
      日本糖尿病学会年次学術集会論文集
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 膵β細胞の数理モデルにおけるノイズの影響について2017

    • 著者名/発表者名
      古城知祥・安東弘泰・藤原寛太郎・吉田昌史・加計正文
    • 学会等名
      電子情報通信学会 技術研究報告
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Synchronization in a Coupled Izhikevich Neuron Model2016

    • 著者名/発表者名
      Kaede Naiki, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      Proceedings of Internationla Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications
    • 発表場所
      New Welcity Yugawara, Shizuoka, Yugawara, Japan
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Synaptic Dynamics during Infra-Slow Oscillation2016

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      New Welcity Yugawara, Shizuoka, Yugawara, Japan
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Computation of Visual Neurons in LGN-V1 Transmission2016

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      Proceedings of International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications
    • 発表場所
      New Welcity Yugawara, Shizuoka, Yugawara, Japan
    • 年月日
      2016-11-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 結合Izhikevichニューロンモデルにおけるカオスと同期2016

    • 著者名/発表者名
      内木楓,島田裕,藤原寛太郎,池口徹
    • 学会等名
      電子情報通信学会2016年総合大会
    • 発表場所
      九州大学、福岡県福岡市
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of ionic currents on a simple model for pancreatic beta cells2015

    • 著者名/発表者名
      H. Ando, K. Fujiwara
    • 学会等名
      26th Symposium on nonlinear theory and its applications (NOLTA2015)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Common noise-induced synchronization of chaotic dynamics and geometrical structures of attractors2015

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Kawai, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      26th Symposium on nonlinear theory and its applications (NOLTA2015)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal Activities of Response Onset and Offset in Macaque Visual Neurons2015

    • 著者名/発表者名
      Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      26th Symposium on nonlinear theory and its applications (NOLTA2015)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] STDP Learning Can Explain Infra-Slow Oscillation2015

    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kobayashi, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      26th Symposium on nonlinear theory and its applications (NOLTA2015)
    • 発表場所
      Hong Kong, China
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Common Noise-Induced Synchronization of Relaxation Oscillators2015

    • 著者名/発表者名
      Tsubasa Kawai, Takuya Kurihara, Yutaka Shimada, Kantaro Fujiwara, Kenya Jin’no and Tohru Ikeguchi
    • 学会等名
      IFAC Conference on Analysis and Control of Chaotic Systems
    • 発表場所
      首都大学東京、東京都八王子市
    • 年月日
      2015-08-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Feedback Control of Fluctuations in Simple Molecular Dynamics2015

    • 著者名/発表者名
      H. Ando, M. U. Kobayashi
    • 学会等名
      IFAC Conference on Analysis and Control of Chaotic Systems
    • 発表場所
      首都大学東京、東京都八王子市
    • 年月日
      2015-08-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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