2014 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, 総合文化研究科, 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 / 自律運動ロボット / ヘッブ学習 / ホメオスタシス / サイバネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的は、培養した基盤上の神経細胞のネットワークと、人工神経ネットワークのモデルと対応させながら、生命システムの持つ自律性、ロバストネス（頑強性）、ホメオスタシス（自己維持）などを徹底的に研究することにある。特に本年度の研究正解について、以下のような進展があった。
培養神経細胞の学習：Shimon MaromとGoded Shahafら(2002)らの実験を再考し、Hebb学習だけによる教師なしの学習の可能性を追求した。彼らの報告は、神経細胞には刺激を受けたくないという神経細胞ネットワークの原理があると解釈することもできる。われわれは、このことを培養神経細胞の活動をCMOSアレイの計測装置で調べる実験と、同じ状況を人工神経細胞のシミュレーション実験として行った。その結果、
１）自律運動ロボットにつなぐことで、培養神経に刺激が行き、その結果がロボットにフィードバックされる実験で、教師なしの学習が進む過程が観察された。２）シミュレーション実験でも、同様に学習が成立することを見出した。この結果をそれぞれ人工生命の国際会議に2015年の3月初めに投稿することが出来た。
この研究プロジェクトでは、神経細胞集団の示す「ホメオスタシスの動力学」（ホメオダイナミクス）を調べることがテーマとなっている。培養神経細胞に自律運動ロボットをつなぐ1時間とその前後の1時間で、どのように神経細胞の活動が変化したか、を計測した。その結果、ロボットをつながずに刺激だけする場合とくらべ、ロボットをつなぐ前後で神経細胞ネットワークの実効的な結合強度があがっていることを示した。このことも上の投稿論文に記載されている。
また本年度は最終年度でもあり、神戸理研においてCMOSアレイ開発者らとともに研究集会を開催した。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(10 results)
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[Presentation] Designing a Robotic Platform Controlled by Cultured Neural Cells.2014
Author(s)
Maruyama, N., Masumori, A., Hubert, J., Mita, T., Bakkum, D., Takahashi, H. and Ikegami, T
Organizer
ALIFE14
Place of Presentation
NewYork, USA
Year and Date
2014-07-30 – 2014-08-02
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