神経系多階層モデリングのためのネットワークインフォストラクチャの開発

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25730180
• 研究機関: 沖縄科学技術大学院大学
• 研究代表者: 淺井 義之 沖縄科学技術大学院大学, 統合オープンシステムユニット, グループリーダー (00415639)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: システム生理学 / 多階層モデリング / モデルシェアリング

研究実績の概要

近年，生命現象のシステム論的理解の深化，予測生理学あるいは予測医学への応用を目的としたシステムバイオロジーやシステムフィジオロジー的アプローチの進展に伴い，多階層・多スケールな生理現象のモデリング，ならびにシミュレーションを実行するための基盤技術の重要性が増加している．このような基盤技術には，ウェット・ドライをまたぐグループ間共同開発，モデル・データの共有・再利用の促進，シミュレーション技術が含まれる．これに貢献すべく，これまで我々は生理現象一般の多階層モデリングを支援するためのモデル構築プラットフォームPhysioDesignerやシミュレータFlintを開発してきた．PhysioDesignerで開発されたモデルは，生理現象に見られる階層構造の記述を得意とする記述言語PHMLにより記述される．
これらの既存技術を踏まえて，本研究では２年間の研究期間に，モデルとデータのシェア，モデル構築，シミュレーション実行，ならびにシミュレーション結果の保存と共有，そしてその後の議論といった，一連の研究サイクルを総合的にサポートするためのインフォストラクチャを構築し，http://physiome.jpにおいて公開した．データベースにデータシェアの付随機能を加え，さらにモデリングプラットフォーム，シミュレーションプラットフォームとの連携機能を実装した．また，神経系モデリングをサポートするため他のモデル記述フォーマットで記述されたモデルを既存モデルに統合する機能をPhysioDesignerに追加した．

研究成果

• [雑誌論文] Accelerating ode-based simulation of general and heterogeneous biophysical models using a GPU (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Okuyama, Masao Okita, Takeshi Abe, Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano, Taishin Nomura, Kenichi Hagihara
  • 雑誌名: Parallel and Distributed Systems, IEEE Transactions on 巻: 25 (8) ページ: 1966-1975
  • DOI: 10.1109/TPDS.2013.198
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Versatile Platform for Multilevel Modeling of Physiological Systems: SBML-PHML Hybrid Modeling and Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Hideki Oka, Masao Okita, Kenichi Hagihara, Samik Ghosh, Yukiko Matsuoka, Yoshihisa Kurachi, Taishin Nomurak, Hiroaki Kitano
  • 雑誌名: Advanced Biomedical Engineering 巻: 3 (0) ページ: 50-58
  • DOI: 10.14326/abe.3.50
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] システムバイオロジー研究のためのソフトウェア・プラットフォームの動向 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井義之，安部武志，松岡由希子，Samik Ghosh，北野宏明
  • 雑誌名: Drug Delivery System 巻: 29 (5) ページ: 386-396
• [雑誌論文] Physiome.jpにおけるモデルデータベースとモデリング・シミュレーションプラットフォームとの連携 (ミニ特集 国内外バイオデータベースの現状と展望) (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井義之，野村泰伸 ，北野宏明
  • 雑誌名: 計測と制御 巻: 53 (5) ページ: 426-431
• [学会発表] [ランチョンセミナー] PhysioDesignerによる生理機能の多階層モデリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 浅井義之
  • 学会等名: 第88回日本薬理学会年会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
  • 招待講演
• [学会発表] A framework for simulation of neural network models driven by experimental spike timing data (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Hiroaki Kitano, Alessandro E.P. Villa
  • 学会等名: The 11th International Neural Coding Workshop
  • 発表場所: Versailles Cedex, France
  • 年月日: 2014-10-06 – 2014-10-10
• [学会発表] Development of multilevel neural network modeling integrating spike train data on PhysioDesigner (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Takeshi Abe, Li Li, Hideki Oka, Yoshihisa Kurachi, Hiroaki Kitano
  • 学会等名: INCF Japan Node International Workshop: Advances in Neuroinformatics 2014
  • 発表場所: Wako, Japan
  • 年月日: 2014-09-25
• [学会発表] Interoperability between multilevel modeling platform PhysioDesigner and databases in Physiome.jp and Dynamic Brain Platform through Garuda platform (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Asai, Ken Kuwae, Li Li, Hiroaki Kitano, Hiroaki Wagatsuma, Yoko Yamaguchi
  • 学会等名: Neuroinformatics 2014
  • 発表場所: Leiden, Netherlands
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-27
• [学会発表] PhysioDesignerによる多階層生体機能モデリングサポート技術の進展 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井義之, 安部武志, 李俐, 岡秀樹, 倉智嘉久, 北野宏明
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-26
• [学会発表] Physiome.jpのモデルデータベースならびにツール連携の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井義之, 安部武志, 李俐, 岡秀樹, 野村泰伸, 北野宏明
  • 学会等名: 第53回日本生体医工学会大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2014-05-24 – 2014-05-26
• [学会発表] フィジオームを指向した階層的モデリング／シミュレーション基盤 (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅井義之，安部武志，北野宏明
  • 学会等名: 日本薬剤学会第29年会
  • 発表場所: 埼玉県大宮市
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-22
  • 招待講演
• [備考] Physiome.jp
  • URL: http://physiome.jp
• [備考] PhysioDesigner
  • URL: http://physiodesigner.org
• [備考] Flint K3
  • URL: http://flintk3.org
• [備考] PH Database
  • URL: https://phdb.unit.oist.jp/modeldb/