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2022 年度 実施状況報告書

理論と実験の協働による時空間リズムダイナミクス研究の新手法の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 20K20520
研究機関京都大学

研究代表者

國府 寛司  京都大学, 理学研究科, 教授 (50202057)

研究分担者 高橋 淑子  京都大学, 理学研究科, 教授 (10183857)
青柳 富誌生  京都大学, 情報学研究科, 教授 (90252486)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2024-03-31
キーワード力学系 / リズム / 時空間ダイナミクス / データ駆動 / モデルフリー
研究実績の概要

[時空間ダイナミクスの全構造計算法] 昨年度に引き続き、遺伝子制御ネットワークの数理モデルであるSwitching 系のダイナミクス全構造計算法の研究を進め た。また、リザバー計算と呼ばれる機械学習法による時系列データからのダイナミクス推定が成功する数学的メカニズムの研究も継続した。
[普遍位相振動子結合系の時空間相互作用の推定] リミットサイクル振動が相互作用していると考えられる系の時系列データから、結合振動子モデルの存在だけ を仮定し、その相互作用を推定するための理論的研究を更に進めた。
[時空間リズムダイナミクスの実験的研究] ニワトリ胚の腸由来細胞を用いた腸収縮オーガノイド作製法の最適化を進めた。また腸収縮オーガノイドへの遺伝子導入法について、エレクトロポレーション法とRCASウィルス法の両方とも効果的であることがわかった。細胞内のCa2+を可視化するGCaMP遺伝子を導入したとこ ろ、オーガノイド内におけるCa2+振動パターンが認められた。オーガノイド内のカハール介在細胞におけるCa2+振動にも注目し、青柳班の振動子ネットワー ク解析に向けてデータを収集中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

理由 新型コロナウィルスパンデミックのため、研究活動への制約は依然として大きく、当初の予定の遅れは完全に取り戻せているとはいえない。しかし海外学会への参加も少しずつ可能になり、オンラインでの学会参加や関連研究者との研究打合せと合わせて研究を進めており、徐々に研究活動を加速してきてい る。

今後の研究の推進方策

新型コロナウィルス感染症の5類移行を受けて、研究者の招へいや海外渡航も含めた研究活動の平常化ができると期待されるので、それを踏まえて、それぞれの課題について、研究分担者とも緊密に協力しつつ、研究計画に沿って積極的に研究を進める。

次年度使用額が生じた理由

繰り越しの経費が大幅に大きかったのは、新型コロナウィルス感染拡大が想定よりも長期に及び、特に情報収集や学会の開催に関係する出張費が執行できなかっ たことによる。また、実験系の研究においても感染拡大状況が悪化した時には支障が出たこともその要因にある。 コロナ禍での研究活動の維持にも一定の見通しが立ち、遠隔で議論や共同研究をするための方法も確立しつつあるので、次年度はそれらに基づいて研究活動を進 めることができると考えている。特に感染拡大への対応が安定してくることを想定して、学会等で成果を発表する経費にも積極的に使用する予定である。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Learning Dynamics by Reservoir Computing2022

    • 著者名/発表者名
      Hara Masato、Kokubu Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Dynamics and Differential Equations

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10884-022-10159-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Newly raised anti‐c‐Kit antibody visualizes morphology of interstitial cells of Cajal in the developing gut of chicken embryos2022

    • 著者名/発表者名
      Yagasaki Rei、Shikaya Yuuki、Kawachi Teruaki、Inaba Masafumi、Takase Yuta、Takahashi Yoshiko
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 64 ページ: 446~454

    • DOI

      10.1111/dgd.12808

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Stiffness of primordial germ cells is required for their extravasation in avian embryos2022

    • 著者名/発表者名
      Saito Daisuke、Tadokoro Ryosuke、Nagasaka Arata、Yoshino Daisuke、Teramoto Takayuki、Mizumoto Kanta、Funamoto Kenichi、Kidokoro Hinako、Miyata Takaki、Tamura Koji、Takahashi Yoshiko
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 ページ: 105629~105629

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.105629

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extracting Phase Coupling Functions between Collectively Oscillating Networks from Time-Series Data2022

    • 著者名/発表者名
      Arai Takahiro、Kawamura Yoji、Aoyagi Toshio
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 91 ページ: 124001

    • DOI

      10.7566/JPSJ.91.124001

    • 査読あり
  • [学会発表] Two new ideas for dynamical time-series analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kokubu
    • 学会等名
      AIHARA MS Symposium (オンライン開催)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 力学系に関する最近のいくつかの動向:応用研究の視点から2022

    • 著者名/発表者名
      國府寛司
    • 学会等名
      西浦廉政先生古希記念研究会 ー21世紀応用数学の現在と未来ー
    • 招待講演
  • [学会発表] Cell communications and inter-region crosstalks during peristaltic movements in the embryonic gut2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiko Takahashi
    • 学会等名
      New Frontiers in Developmental Biology: Celebrating the Diversity of Life (SFBD&JSDB)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 腸蠕動運動における振動波の確立機構2022

    • 著者名/発表者名
      高橋淑子
    • 学会等名
      第33回日本末梢神経学会学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamical mean-field analysis of a reservoir computing receiving input signals partially2022

    • 著者名/発表者名
      Shotaro Takasu and Toshio Aoyagi
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 周期性の強いカオスにおける位相縮約の妥当性の検証2022

    • 著者名/発表者名
      古川温馬, 今井貴史, 青柳富誌生
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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