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マルチスケールコネクトームの展開

研究課題

研究課題/領域番号 17K19456
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 神経科学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

下野 昌宣  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (30552137)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2017年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード神経 / 脳 / ネットワーク / 3Dスキャン / ビックデータ / 非一様 / 抑制細胞 / 情報 / ニューラルネットワーク / ニューロン / データベース / コネクトーム / 局所回路 / 多電極計測 / マルチスケール / 多ニューロン計測
研究成果の概要

昨年より、ネットワーク構築の手法を改良した(抑制性細胞も含めた多細胞間の相互作用ネットワークを構築して解析する)手法を開発してきた。その手法を用いて、多細胞間の相互作用ネットワークにおける新たな知見を得た。その研究は、bioRxivとして公開され、投稿中である[Kajiwara et al., 2019]。また2018年度に開発した3Dスキャンを用いたミクロ回路の全脳への埋め込み方法を活用して、脳の多領域からの体系的に計測部位を選び、計測を積み重ねて来た。そこから得られるミクロ回路の脳領域間での非一様な違いが、今後、開発される数理モデルのリアリティを格段に高める事に寄与してゆく事が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳は、100億のオーダーの数の神経細胞が繋がって出来ている。その細胞間のつながりは、単にランダムではなく、ある種の構造だった複雑性を有している。そして、脳領域間で、その特性は異なっている(非一様である)。そして、その非一様さを体系的に計測する事は、国家的なビックプロジェクトではないと難しいと専門家でも思っている者も多い。そこを、多細胞の計測と分析手法を成熟させ、3Dスキャンを活用する新たな切り口で、現実的に大目標を体系的に前進させている。この様な研究が、脳がもし疾患になるとどうなるのか、を予測した結果を解釈したりする助けとなるリアリティを有した数理モデルにつながる確実な道の一つである。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (9件)

  • [国際共同研究] taiwan/national central univerisity(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Inhibitory neurons in somato-motor cortex are highly central and also show high controllability.2020

    • 著者名/発表者名
      Kajiwara, M., Goetze F., …,Akutsu T., Shimono M.
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1208 ページ: 954016-954016

    • DOI

      10.1101/2020.02.18.954016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D Scanning Technology Bridging Microcircuits and Macroscale Brain Images in 3D Novel Embedding Overlapping Protocol.2019

    • 著者名/発表者名
      Ide, S., Kajiwara, M., Imai, H., & Shimono, M.
    • 雑誌名

      J. Vis. Exp.

      巻: 147 号: 147

    • DOI

      10.3791/58911

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient communication dynamics on macro-connectome, and the propagation speed2018

    • 著者名/発表者名
      Shimono Masanori、Hatano Naomichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 2510-2510

    • DOI

      10.1038/s41598-018-20591-y

    • NAID

      120006510276

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Neural network embedding of real neuronal networks [オーラル, 審査あり]2020

    • 著者名/発表者名
      Hase T., Shimono M.
    • 学会等名
      NetSciX 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Natural embeddiment of microconnectome to bridge a scale gap.2019

    • 著者名/発表者名
      Kajiwara, M., Ide, S., Imai, H., Shimono, M.
    • 学会等名
      Network Science seminar 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] [An introductory talk] From Neuroscience to Network Science (招待講演)2019

    • 著者名/発表者名
      Shimono M.
    • 学会等名
      Network Science seminar 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi-scale Comparison Visualization System of Mouse Brain. (国際学会)2019

    • 著者名/発表者名
      L. Puwen, H. Natsukawa, M. Shimono, K. Koyamada
    • 学会等名
      PasificVis 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Excitatory and Inhibitory Information flows on Micriconnectome [オーラル, 審査あり]2019

    • 著者名/発表者名
      Motoki Kajiwara, Felix Goetz, Akitoshi Seiyama, Masanori Shimono
    • 学会等名
      Neuro2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Basic topologies of E/I categorized microconnectome.2019

    • 著者名/発表者名
      梶原基, 下野 昌宣
    • 学会等名
      次世代脳シンホジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Multi-scale Comparison Visualization System of Mouse Brain.2019

    • 著者名/発表者名
      L. Puwen, H. Natsukawa, M. Shimono, K. Koyamada
    • 学会等名
      PasificVis 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Natural embeddiment of microconnectome to bridge a scale gap.2018

    • 著者名/発表者名
      Kajiwara, M., Ide, S., Imai, H., Shimono, M.,
    • 学会等名
      Network Science seminar 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] [An introductory talk] From Neuroscience to Network Science2018

    • 著者名/発表者名
      Shimono M.
    • 学会等名
      Network Science seminar 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 脳のネットワーク2020

    • 著者名/発表者名
      オラフ スポーンズ著, 下野昌宣 訳
    • 総ページ数
      408
    • 出版者
      みすす書房
    • ISBN
      9784622088844
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 3D Scanning Technology Bridging Micro and Macro

    • URL

      https://www.jove.com/video/58911/3d-scanning-technology-bridging-microcircuits-macroscale-brain-images

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] @Sci_Ani

    • URL

      https://twitter.com/Sci_Ani/status/1128223237303951360

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
  • [備考] Bridging scales of brain

    • URL

      https://www.nationaltribune.com.au/bridging-scales-of-brain/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Bridging scales of brain

    • URL

      https://www.miragenews.com/bridging-scales-of-brain/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] シリーズ白眉対談14「実験と理論とシミュレーション」

    • URL

      https://www.hakubi.kyoto-u.ac.jp/pub/nl15/Newsletter015-03.pdf

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] Multi-Scale Neural Networks Laboratory

    • URL

      http://shimono-u.net/

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書 2017 実施状況報告書
  • [備考] シリーズ白眉対談⑭「実験と理論とシミュレーション」

    • URL

      https://www.hakubi.kyoto-u.ac.jp/pub/nl15/Newsletter015-03.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] @JoVE_Editorial

    • URL

      https://twitter.com/JoVE_Editorial/status/1128034679943098368

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学教育研究活動データベース

    • URL

      https://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/xY5zE

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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