バイオ超越 - 脳神経マルチセルラバイオ計算の理解とバイオ超越への挑戦

文部科学省 科学研究費助成事業 「学術変革領域研究(A)」

バイオ超越 - 脳神経マルチセルラバイオ計算の理解とバイオ超越への挑戦

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研究領域の目的と背景

革新的な
コンピューティング
技術の創生へ

神経細胞という不安定なバイオ素子に基づいて構成されながら、生物の脳は自律適応的に、そして高いエネルギー効率で高度な情報処理を実現する。このような脳の情報処理アーキテクチャの理解は生物学-工学-情報科学を横断する重要課題であるが、素子(細胞)の集団的振る舞いとシステム(脳)としての機能との関係は、いまだ“複雑系”という名のベールに隠されている。本提案では、バイオ素子を基盤とする脳の情報処理を、モデル動物脳および培養細胞を用いて解析した上で数理モデルとして記述し、システム応用へと結びつけることを目指す新たな学問領域を立ち上げる。本領域の成果は、脳神経系の基礎理解はもちろん、計算効率が高く、頑健性・柔軟性を持つ革新的なコンピューティング技術の創成へと結びつくことが期待される。

領域について

ADMINISTRATIVE GROUP MEMBERS

総括班メンバー

  • A01-1 情報数理班

    香取 勇一教授公立はこだて未来大学
    システム情報科学部

  • A01-2 情報数理班

    松井 鉄平教授同志社大学
    大学院脳科学研究科

  • 領域代表・A02-1 生体工学班

    山本 英明准教授東北大学
    電気通信研究所

  • A02-2 生体工学班

    谷井 孝至教授早稲田大学
    理工学術院

  • A02-3 生体工学班

    平野 愛弓教授東北大学
    材料科学高等研究所

  • A03-1 システム神経科学班

    正水 芳人教授同志社大学
    大学院脳科学研究科

  • A03-2 システム神経科学班

    神谷 温之教授北海道大学
    医学研究院

  • A04-1 ハードウェア基盤班

    河野 崇教授東京大学
    生産技術研究所

  • A04-2 ハードウェア基盤班

    平田 豊教授中部大学
    理工学部

メンバー

RESERCH GROUPS

研究計画

  • A01 情報数理班

    A01 情報数理班

    生物実験で得られる多細胞ダイナミクスに関する大規模データから情報表現として意味のある統計量を抽出し(松井班)、自発活動などの特徴の機能的意義を説明する数理モデルとして定式化する(香取班)。

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  • A02 生体工学班

    A02 生体工学班

    健常時の感覚運動制御(山本班)と損傷後の自己修復過程(平野班)を対象として、定式化されたマルチセルラ数理モデルが実細胞系で動作することを検証し、さらに培養神経回路を基盤とする計算機の実現に向けて各種センサやアクチュエータとのインターフェース技術を開発する(谷井班)。

    Detail
  • A03 システム神経科学班

    A03 システム神経科学班

    モデル動物脳の直接計測により、生体系での多細胞ダイナミクスに基づく情報表現(正水班)とシナプスレベルでの可塑性(神谷班)に関する生理データを取得する。

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  • A04 ハードウェア応用班

    A04 ハードウェア応用班

    マルチセルラ数理モデルを生物に近い電力効率で実装する集積回路を開発し(河野班)、さらにそれを実機適応制御コントローラとしてロボット制御に応用することで再帰的神経回路から創発する感覚運動変換特性を明らかにする(平田班)。

    Detail

研究内容

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「バイオ超越」事務局
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