高次元ダイナミクスを呈する神経細胞回路の人工再構成とそのレザバー実装

• 研究課題/領域番号: 23K28179
• 補助金の研究課題番号: 23H03489 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分62010:生命、健康および医療情報学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山本 英明 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (10552036)
• 研究分担者: 佐藤 茂雄 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (10282013)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円); 2026年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2025年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2024年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
• キーワード: 物理レザバー / 培養神経回路 / 多点電極アレイ / マイクロ流体デバイス / バイオコンピューティング

研究開始時の研究の概要

本研究では，マイクロ流体デバイスを用いた培養神経回路の構造制御技術を先端バイオ計測技術と融合させることにより，生物の脳がバイオ素子に基づいて実現する情報処理をボトムアップ的に解析するための新しい実験系を創成する．具体的には，生物の脳神経系で進化的に保存されているモジュール構造に焦点をあてて，高次元の神経ダイナミクスが安定に保持される回路的メカニズムを構造機能相関の観点から明らかにする．さらにレザバー計算の理論を用いて刺激応答パターンをデコードすることで，適度な高次元性を有する自己組織化臨界状態の計算論的意義を明らかにする．