2013 Fiscal Year Annual Research Report
培養神経回路と人工神経回路の身体化によるホメオダイナミクスの研究
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24300080
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
池上 高志 東京大学, 大学院情報学環, 教授 (10211715)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 宏知 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90361518)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 培養神経細胞 / 自律ロボット / 同期 / 神経発火 / サイバネティクス |
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| Research Abstract |
前半では、培養神経細胞の基本的な性質を、後半では培養神経細胞とロボットの接続実験を行った。
前半では、培養神経細胞の基本的な性質として、1)ネットワークの成長にともなってある臨界時間で、発火間時間間隔がべき分布すること。2)移送エントロピーを用いて、２つの神経細胞の間の情報の流れを計測できたこと。3)移送エントロピーの値が最大になる時間スケールを同定し、それで２つの神経細胞の間の機能的なつながりを決定でき、4)３）を用いて、機能ネットワークの発達と、喪失といった視覚化に成功した。5)臨界時間は、ネットワークの発達とともにシフト（多点になる）ことがわかった。以上の研究はEMBC国際会議に受理され、発表を行った。
後半では、本プロジェクトの主目的である培養神経細胞、HDMEA（高密度電極アレイの略で神経細胞の状態をモニターする），HDMEA とロボット間インターフェース，ロボットからなる，神経回路網とロボットとを相互接続したシステムを開発した。ロボットからのセンサー入力を元に神経細胞に電気刺激を与え，また，計測した神経細胞活動を元にロボットのモーター出力が決まるといったようなフィ-ドバックループシステムとなっている．
今回，予備的に行った実験では、ロボットを箱型の容器に配置し，フィードバックループを 10 分間実行し，神経回路網，及び，ロボットの運動活動を記録した。その結果、ロボットの実験により誘起された神経活動のシンクロナイゼーションが、実験終了後１時間以上にわたって持続することが確かめられた。これらの結果は、今年度の人工知能学会ほかで発表予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
主だった目的である培養神経細胞、HDMEA（高密度電極アレイの略で神経細胞の状態をモニターする），HDMEA とロボット間インターフェース，ロボットからなる「closed loop」システムの設計に成功したから。
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| Strategy for Future Research Activity |
このロボットプラットホームをもとに、培養神経細胞がどのように外界を記憶していくか、とくに、身体性の役割についてさまざまな実験を考案していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
夏までにロボットー培養神経細胞の成果がでなかったので、その研究発表を国際会議で発表するために計上していたお金を次年度にまわした。
研究成果を、日本人工知能学会(５月12-16日）、および７月30-８月2日の人工生命の国際会議に、投稿してある。ここでの発表のためのregistrationと、渡航費のために必要となる。
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Research Products
(9 results)
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[Journal Article] Analysis of neuronal cells of dissociated primary culture on high-density CMOS electrode array2013
Author(s)
Matsuda, E., Mita, T., Hubert, J., Bakkum, Frey, D,U., Hierlemann, A., Takahashi, H., Ikegami, T.
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Journal Title
Proceedings of 35th International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
Volume: -
Pages: 1045-1048
Peer Reviewed
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[Journal Article] Multiple time scales observed in spontaneously evolved neurons on high-density cmos electrode array2013
Author(s)
Matsuda, E., Mita, T., Hubert, J., Oka, M., Bakkum, D., Frey, D,U., Takahashi, H., Ikegami, T.
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Journal Title
Proceedings of the Twelfth European Conference on the Synthesis and Simulation of Living Systems
Volume: -
Pages: 1075-1082
Peer Reviewed
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[Presentation] VTE and consciousness2013
Author(s)
池上高志
Organizer
Workshop on Language and Cognition in Embodied Agents
Place of Presentation
Institute of Cognitive Sciences and Technologies, Roma, Italy
Year and Date
20131009-20131010
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