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2022 年度 研究成果報告書

神経回路活動における同期バースト発火検出AIの開発

研究課題

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研究課題/領域番号 21K20519
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0403:人間医工学およびその関連分野
研究機関東北工業大学

研究代表者

松田 直毅  東北工業大学, 工学部, 助教 (80909490)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード機械学習 / 脳・神経 / in vitro / 微小電極アレイ / 神経毒性 / 同期バースト発火
研究成果の概要

本研究は、実験間差なく使用できる同期バースト発火検出AIの開発を目的とした。微小電極アレイ(MEA)上に培養したヒトiPS細胞由来ニューロンの自発活動および痙攣陽性化合物の応答を取得した。得られたデータを用いて5種類の同期バースト検出AIを開発し、データ間差にも対応可能なモデルの同定を行った。同定されたラスタープロット画像学習モデルは異なる実験データにおいても同期バーストの数を99.8%、同期バーストの長さを91.9の精度で検出可能であった。本研究で開発した機械学習を用いた同期バースト検出法は、MEAで取得した神経活動を実験間差なく評価できることが示された。

自由記述の分野

生体医工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発した機械学習を用いた同期バースト検出法は、MEAで取得した神経活動を実験間差なく評価できることが示された。国内外でMEA神経活動計測法を用いた神経毒性評価の取り組みが行われており、本研究は、当該分野の基盤かつ統一的な解析法になる位置づけである。また、本研究で行う同期バースト発火検出AIは、上述のin vitro試験のみならず、in vivoの電気活動データにも適用可能であることから、電気活動を指標とした神経科学研究全般に拡張することができ、汎用性が高い研究開発である。

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公開日: 2024-01-30  

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