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2018 年度 実績報告書

振動子ネットワーク:生命現象の理解と予測を目指したモデリングと理論枠組みの構築

研究課題

研究課題/領域番号 15K16062
研究機関東京大学

研究代表者

郡 宏  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80435974)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード同期現象 / 複雑ネットワーク / 体内時計 / 分岐
研究実績の概要

本研究では体内時計や脳にみられる振動現象に関する理論的課題に取り組んできた。

まず30年度の成果についてまとめる。28年度にPNAS誌より、分子時計が低温条件下で停止することを報告したが、分子レベルのダイナミクスのモデリングをさらに検討した。マクロレベルではHopf分岐で振動が消滅することが実験によって判明した。分子レベルではリン酸化リズムの脱同期がその背後にあることが示唆されているのが、その過程を記述した数理モデルの解析により、脱同期の程度が大きくなるにつれて振動の正確性が急激に低下することがわかった。分子間コミュニケーションの重要な役割を明らかにした結果である。この成果は国際会議Gordon Research Conferenceで発表した。また、ゆらぎ強度が不均一な振動子集団において、同期度を ネットワーク構造から求まるラプラス行列の固有値・固有ベクトル関係づける理論をすでに構築していたが、いくつかの興味深い例を考え、また、大規模なネットワークに適用した。この結果は現在投稿中である。

研究期間全体を通して総括する。本研究の目的は生物リズムの複雑なダイナミクスや機能の理解に貢献することであった。概日リズムのモデリングと解析を通して、時差ボケ時に見られる複雑な適応過程の解明に本質的な貢献をできたと考えている。また、複雑ネットワークにおける同期のゆらぎに対するロバスト性を評価する理論枠組みを作ることができ、これは工学的応用につながる成果だと考えられる。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Partial synchronization of relaxation oscillators with repulsive coupling in autocatalytic integrate-and-fire model and electrochemical experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Kori Hiroshi、Kiss Istvan Z.、Jain Swati、Hudson John L.
    • 雑誌名

      Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science

      巻: 28 ページ: 045111~045111

    • DOI

      10.1063/1.5022497

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Circadian Rhythm Stops via Hopf Bifurcation: In Vitro Experiments and Molecular-Level Theoretical Interpretation2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kori
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 郡宏

    • URL

      http://www.hk.k.u-tokyo.ac.jp/kori/index-jp.html

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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