活動報告
第6回領域会議を開催しました
2024.03.08
第6回領域会議を開催しました。2021年夏に立ち上がったこのプロジェクトの、最後の領域会議です。計画班代表の4人、A01加藤、A03桂林、井上剛先生(学術調査官)が同志社大学に集まりました。他の領域メンバーや河野崇先生(アドバイザー)・藤井壮太先生(学術調査官)にはzoomでご参加いただきました。3年間の成果についてA01香取、A02山本、A03松井、A04正水から報告しました。細かい実験のノウハウも含めて発表していただいたことで、メンバー同士の新たな発見もありました。さらに今後の学術変革(A)に向けた展望や課題について山本から説明をし、領域メンバーやアドバイザー・学術調査官の先生がたから意見や提案をいただきました。

プログラム
16:00~16:05 | 開会の挨拶 山本英明(領域代表) |
16:05~16:35 | 学術変革(A)に向けて 山本英明 |
16:35~16:45 | 休憩 |
16:45~17:00 | A01班のまとめと展望 香取勇一(A01班代表) |
15:00~16:15 | A02班のまとめと展望 山本英明 |
16:25~16:50 | A03班のまとめと展望 松井鉄平(A03班代表) |
16:50~17:15 | A04班のまとめと展望 正水芳人(A04班代表) |
17:15~17:25 | アドバイザーコメント 河野先生,井上先生,藤井先生 |
17:25~17:30 | 閉会の挨拶 山本英明 |
第3回国際シンポジウムを開催しました
2024.02.28
学術変革領域(B)「多細胞バイオ計算」の第3回国際シンポジウムを開催しました。(シンポジウム詳細)
招待講演者として、海外アドバイザーのWilten Nicola先生,Jordi Soriano先生,Timothée Levi先生,オーストラリアCortical Labs社CSOのBrett J. Kagan博士にご講演いただきました。 領域からは、山本(領域代表)、香取(A01代表)、松井(A03代表)、正水(A04代表)、神谷(A04分担)が口頭発表セッションにて最近の研究成果を紹介しました。ポスターセッションでは、徳田(A01分担)の発表に加えて、領域メンバーの研究室構成員による計12件の発表がありました。 Kagan博士はCortical Labs社が開発中のデバイスのデモ機を持参し、ブースで展示してくださりました。 日本、スペイン、イタリア、オーストラリア、フランス、カナダ、スウェーデンから計102名(現地+オンライン)の方にご参加いただきました。
招待講演者として、海外アドバイザーのWilten Nicola先生,Jordi Soriano先生,Timothée Levi先生,オーストラリアCortical Labs社CSOのBrett J. Kagan博士にご講演いただきました。 領域からは、山本(領域代表)、香取(A01代表)、松井(A03代表)、正水(A04代表)、神谷(A04分担)が口頭発表セッションにて最近の研究成果を紹介しました。ポスターセッションでは、徳田(A01分担)の発表に加えて、領域メンバーの研究室構成員による計12件の発表がありました。 Kagan博士はCortical Labs社が開発中のデバイスのデモ機を持参し、ブースで展示してくださりました。 日本、スペイン、イタリア、オーストラリア、フランス、カナダ、スウェーデンから計102名(現地+オンライン)の方にご参加いただきました。

Feb. 27
---- Session I ---- | |
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13:30 - 14:00 | Learning and memory in stress circuits T. Füzesi, N. P. Rasiah, D. G. Rosenegger, M. Rojas-Carvajal, T. Chomiak, N. Daviu, L. A. Molina, K. Simone, T. L. Sterley, W. Nicola, J. S. Bains (Univ. Calgary, Canada) |
14:00 - 14:20 | Reservoir-based predictive coding model for sensory signal processing Y. Katori (Future Univ. Hakodate, Japan) |
14:20 - 14:40 | Stimulus-induced bursts of hippocampal mossy fibers H. Kamiya (Hokkaido Univ., Japan) |
---- Session II ---- | |
14:55 - 15:25 | Biomimetic spiking neural network and real-time closed-loop bio-hybrid systems T. Levi, R. Beaubois, J. Cheslet, P-M. Faure, G. N'kaoua, F. Poulletier de Gannes, P. Branchereau, A. Tixier-Mita, Y. Ikeuchi (Univ. Bordeaux, France) |
15:25 - 15:40 | Neuromorphic spatio-temporal spike pattern detection model with biological plausibility S. Furuichi, T. Kohno (Univ. Tokyo, Japan) |
15:40 - 16:10 | Applications with embodied neural cultures and improved systems for testing B. J. Kagan (Cortical Labs, Australia) |
---- Poster Session ---- |
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16:10 - 18:10 | Pattern recognition through synchronization to oscillatory inputs in chaotic neural networks K. Tokuda, N. Fujiwara (Juntendo Univ., Japan) Generation of Lorenz attractor by reservoir-based predictive coding in cultured neurons with spiking neural network model Y. Ishikawa, T. Shinkawa, T. Sumi, H. Kato, H. Yamamoto, Y. Katori (Future Univ. Hakodate, Japan) A basic study of hierarchical reservoir computing for modeling Stroop effect H. Terakawa, H. Kato, Y. Katori, Y. Yonemura (Oita Univ., Japan) Computational modeling of autaptic selection R. Onda, M. Yamazoe, S. Kishino, T. Tanii (Waseda Univ., Japan) Parameter analysis for biologically plausible learning algorithms for recurrent SNNs: impact of dynamical and anatomical network properties D. Noè, H. Yamamoto, S. Sato (Tohoku Univ., Japan) Simplified hierarchical reservoir computing model for multi-step ahead time series prediction Y. Wenkai, S. Moriya, H. Yamamoto, S. Sato (Tohoku Univ., Japan) Analog circuit design of multiplicative spike-timing-dependent plasticity in 65-nm CMOS S. Moriya, Y. Iida, H. Yamamoto, S. Sato (Tohoku Univ., Japan) Reservoir computing system with ultra-low power analog CMOS spiking neural network LSIs S. Ono, S. Moriya, H. Yamamoto, Y. Yuminaka, Y. Horio, S. Sato (Tohoku Univ., Japan) Designing modular neuronal networks with directional connections to enhance dynamical complexity N. Monma, H. Yamamoto, S. Moriya, S. Sato (Tohoku Univ., Japan) Modulation of neuronal ensembles by optogenetic stimulation in biological neuronal networks H. Murota, H. Yamamoto, N. Monma, S. Sato, A. Hirano-Iwata (Tohoku Univ., Japan) Recovery of neuronal activity in culture and numerical models through functional connectivity reorganization T. Sumi, A. M. Houben, A.-C. Häb, H. Yamamoto, H. Kato, Y. Katori, H. Chiba, J. Soriano, A. Hirano-Iwata (Tohoku Univ., Japan) Chitosan nanofibers as a substrate for neural stimulation D. Ando, T. Teshima, F. Zurita, H. Peng, K. Ogura, K. Kondo, L. Weiß, A. Hirano-iwata, M. Bechrer, J. Alexander, B. Wolfrum (Tohoku Univ., Japan) Exhibition B.J. Kagan (Cortical Labs, Australia) |
Feb. 28
---- Session III ---- | |
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11:00 - 11:30 | Stimulation in engineered neuronal cultures: from plasticity to reservoir computing A. Houben A.-C. Haeb, M. Olives, J. Soriano (Univ. Barcelona, Spain) |
11:30 - 11:50 | Brain-wide mapping of stimulus induced variability quenching reveals modularity of cortical network T. Matsui (Doshisha Univ., Japan) |
11:50 - 12:10 | Development in technology for the production of new neural circuits in the brain Y. Masamizu, H. Osaki, K. Nishimura, M. Kato-Negishi, H. Onoe, S. Takeuchi, M. Matsuzaki (Doshisha Univ., Japan) |
12:10 - 12:30 | Bottom-up investigation of multicellular biocomputing using engineered neuronal networks in vitro H. Yamamoto, T. Sumi, A. Hirano-Iwata, S. Sato (Tohoku Univ., Japan) |
Photon Fair 2023にて実験試料が展示されました
2023.11.16
山本(領域代表),平野(A02分担)らの実験試料「マイクロ流体デバイスで培養されたラット大脳皮質の神経細胞」が,浜松ホトニクス株式会社の主催する光の総合展示会Photon Fair 2023の脳科学関連ブースにて展示されました。

JVSS2023にてシンポジウム・招待講演を行いました
2023.11.02
2023年日本表面真空学会学術講演会 (JVSS2023)にて、山本(領域代表)が手老龍吾先生(豊橋科学技術大学)と共同でシンポジウム「ソフトナノテクノロジーが拓く生体システムの機能計測とモデリングの新潮流 (Soft-nanotechnology for brain science and biological systems)」を企画し、桂林(A03分担)と西村(A04協力)が招待講演を行いました。九州工業大学の田中啓文先生、早稲田大学の森本雄矢先生、東北大学の平本 薫先生にも招待講演をいただき、脳神経回路をはじめとする生体システムの計測、操作、工学応用に関する最新の技術や動向について議論しました。
企画趣旨:本シンポジウムでは、脳神経回路に代表される生体システムの機能計測とモデリングに焦点をあてて、関連分野の最新動向を招待講演者の先生方にご紹介いただきます。多数の神経細胞が相互接続して形成される脳神経回路は、生物の高度な情報処理能力を支えています。その作動原理の理解することは生物学や医学はもちろん、次世代超スマート社会を支えるエレクトロニクスや情報科学にも重要な示唆を提供します。本シンポジウムでは、これに関連する表面科学、材料科学、生体工学、生命科学の新しい研究成果と視点を共有し、学際的な討論を通じて新たな理解と技術開発の道筋を探ります。
企画趣旨:本シンポジウムでは、脳神経回路に代表される生体システムの機能計測とモデリングに焦点をあてて、関連分野の最新動向を招待講演者の先生方にご紹介いただきます。多数の神経細胞が相互接続して形成される脳神経回路は、生物の高度な情報処理能力を支えています。その作動原理の理解することは生物学や医学はもちろん、次世代超スマート社会を支えるエレクトロニクスや情報科学にも重要な示唆を提供します。本シンポジウムでは、これに関連する表面科学、材料科学、生体工学、生命科学の新しい研究成果と視点を共有し、学際的な討論を通じて新たな理解と技術開発の道筋を探ります。

---- プログラム ---- (座長:山本英明,手老龍吾) | |
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9:30 - 10:00 | Material Intelligence: Reservoir computing devices using nanomaterial random networks Hirofumi Tanaka (Kyushu Institute of Technology) |
10:00 - 10:30 | Biohybrid soft robot fabricated by integration of cultured tissue and artificial device Yuya Morimoto (Waseda University) |
10:30 - 11:00 | Environmental arrangements for the synaptic transmission from a glial perspective Shutaro Katsurabayashi (Fukuoka University) |
11:15 - 11:45 | Elucidation of pathological features of Parkinson’s disease using human induced pluripotent stem cell-derived region-specific neurons Kaneyasu Nishimura (Doshisha University) |
11:45 - 12:15 | Electrochemical measurement techniques for the evaluation of 3D cell models Kaoru Hiramoto (Tohoku University) |
国際会議NOLTA2023にて合同特別セッションを開催しました
2023.09.28
EU Horizon2020によって支援されているプロジェクトの1つであるNeuChip.euと合同で、国際会議NOLTA2023 (9月26~29日、イタリア・カターニア)にて特別セッション"Towards Biological AI: EU-UK-Japan Joint Session on NeuChip and Multicelluar Neurobiocomputing"を開催しました。
多細胞バイオ計算領域からは、計画班代表4名の他、保坂(A01分担)、加藤(A01分担)、住(A02平野研究室D3)、石川(A01香取研究室M1)が登壇し、最近の研究成果を紹介しました。NeuChip.euからは代表のRhein Parri先生(Aston University, UK)のほか、生体工学が専門のPaul Roach先生(Loughborough University, UK)、理論物理学者のDavid Saad先生(Aston University, UK)、本領域海外アドバイザーのJordi Soriano先生、そしてプロジェクトの若手メンバーが登壇しました。
A01香取研究室の石川くんが加藤(A01分担)と山本(領域代表)と進めている共同研究に関する発表が、会議全体でのBest Student Paper Awardに選ばれるという嬉しいニュースもありました。目標を共有する海外の大型プロジェクトのメンバーと合同でセッションを開催できたことで、この分野の魅力を対外的に発信すると同時に、今後の課題や新しい共同研究の可能性などについて登壇者同士で議論することができました。
多細胞バイオ計算領域からは、計画班代表4名の他、保坂(A01分担)、加藤(A01分担)、住(A02平野研究室D3)、石川(A01香取研究室M1)が登壇し、最近の研究成果を紹介しました。NeuChip.euからは代表のRhein Parri先生(Aston University, UK)のほか、生体工学が専門のPaul Roach先生(Loughborough University, UK)、理論物理学者のDavid Saad先生(Aston University, UK)、本領域海外アドバイザーのJordi Soriano先生、そしてプロジェクトの若手メンバーが登壇しました。
A01香取研究室の石川くんが加藤(A01分担)と山本(領域代表)と進めている共同研究に関する発表が、会議全体でのBest Student Paper Awardに選ばれるという嬉しいニュースもありました。目標を共有する海外の大型プロジェクトのメンバーと合同でセッションを開催できたことで、この分野の魅力を対外的に発信すると同時に、今後の課題や新しい共同研究の可能性などについて登壇者同士で議論することができました。

---- Session I ---- (Sept. 28, 2023) | |
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16:20 - 16:40 | Bottom-Up Investigation of Multicellular Computing Within Biological Neuronal Networks Hideaki Yamamoto, Takuma Sumi, Yuya Sato, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata |
16:40 - 17:00 | 2D and 3D Cortical Network Differentiation and Functional Assessment David Jenkins, Adele Ludlam, Eric Hill, Rhein Parri |
17:00 - 17:20 | Technological Development to Construct Brain’s Neural Circuits Yoshito Masamizu, Hironobu Osaki, Kaneyasu Nishimura, Midori Kato-Negishi, Hiroaki Onoe, Shoji Takeuchi, Masanori Matsuzaki |
17:20 - 17:40 | Engineering Approaches to Control Biological Responses - ‘Fabricating Neural Circuitry’ Daniel Merryweather, Dan Earl, Luis Marcos, David Jenkins, Rhein Parri, Eric Hill, Paul Roach |
17:40 - 18:00 | Spiking and Bursting Properties of Spontaneous Activities in Modular Spiking Neuronal Networks Hideyuki Kato, Takumi Shinkawa, Yoshitaka Ishikawa, Takuma Sumi, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori |
---- Session II ---- (Sept. 29, 2023) | |
8:40 - 9:00 | Liquid State Computing in Neuronal Cultures: Effects of Noise and Connectivity Modularity on Response Separation and Generalisation in Numerical Simulations Akke Mats Houben, Jordi Garcia-Ojalvo, Jordi Soriano |
9:00 - 9:20 | Experiments on Modular Neuronal Cultures Monitored by High-Density Multielectrode Arrays Anna-Christina Haeb, Akke Mats Houben, Jordi Soriano, Daniel Tornero |
9:20 - 9:40 | Brain-Wide Mapping of Stimulus Induced Variability Quenching Reveals Modularity of Cortical Network Teppei Matsui, Tomonari Murakami, Kenichi Ohki |
9:40 - 10:00 | Estimating Connectivity Patterns from Fully Observed Neuronal Activity Data Ryosuke Hosaka, Yuichi Katori |
---- Session III ---- | |
10:20 - 10:40 | Modular Topology Enhances Reservoir Computing Performance in Biological Neuronal Networks Takuma Sumi, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori, Koki Ito, Shigeo Sato, Ayumi Hirano-Iwata |
10:40 - 11:00 | Reservoir Computing Models for Integrating Sensory Processing and Motor Control Yuichi Katori |
11:00 - 11:20 | Controlling the Connectivity of Networks of Neurons Through Stimulations: A Protocol for Rate Models Francesco Borra, Sebastien Wolf, Simona Cocco, Rémi Monasson |
11:20 - 11:40 | Evaluation of Reservoir-Based Predictive Coding in Cultured Neurons with Spiking Neural Network Model Yoshitaka Ishikawa, Takumi Shinkawa, Takuma Sumi, Hideyuki Kato, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori |
11:40 - 12:00 | Effective Structure Inference from Multi-Phase Cortical Neural Activities Ho Fai Po, Akke Mats Houben, Jordi Soriano, David Saad |
第5回領域会議を開催しました
2023.08.18
学術変革領域研究(B)「脳神経系マルチセルラバイオコンピューティング」第5回領域会議を開催しました。領域メンバーのほぼ全員が同志社大学に集まりました。当日お越しいただけなかったアドバイザーおよび研究協力者の先生にはzoomでご参加いただきました。今回は、領域発足後から研究協力者としてご参画いただけることになった尾崎先生、西村先生、林先生に研究紹介をお願いしました。また領域外からのゲストとして、早稲田大学の森本雄矢先生と東北大学の守谷 哲先生にもお越しいただき、バイオエンジニアリングや脳型デバイスに関する最先端の研究成果をご紹介いただきました。いずれの発表でも予定時間を越えて、多くのメンバーを巻き込んで活発な質疑討論が行われました。

プログラム(8月18日)
13:30~13:35 | 開会の挨拶 山本英明(領域代表) |
13:35~14:00 | 研究紹介①:運動野損傷により引き起こされる運動・感覚・認知障害 尾崎弘展(A04班協力) |
14:00~14:25 | 研究紹介②:ヒトiPS細胞から誘導した神経細胞リソースを活用した神経変性疾患の病態研究 西村周泰(A04班協力) |
14:25~14:50 | 研究紹介③:マウス一次視覚野における一酸化窒素による可塑性の調節 林 健二(A03班協力) |
15:00~16:15 | 意見交換 全員 |
16:25~16:50 | 研究紹介④:培養組織とデバイスが融合した バイオハイブリッドシステム 森本雄矢先生(早稲田大学) |
16:50~17:15 | 研究紹介⑤:スパイキングニューラルネットワークの超低消費電力アナログCMOS回路実装と時系列情報処理への応用 守谷 哲先生(東北大学) |
17:15~17:25 | アドバイザーコメント 堀尾先生,河野先生,根本先生 |
17:25~17:30 | 閉会の挨拶 正水芳人(A04班代表) |
2日目(8月19日)は同志社大学京田辺キャンパスに集合し、松井先生と正水先生の研究室のラボツアーを行いました。生物実験の実際の現場を見学する貴重な機会になりました。
プログラム(8月19日)
10:00~12:00 | ラボツアー 同志社大学大学院脳科学研究科 松井研究室・正水研究室 |

第4回領域会議を開催しました
2023.04.26
学術変革領域研究(B)「脳神経系マルチセルラバイオコンピューティング」第4回領域会議を開催しました。今回はオンライン参加を中心として開催しました。アドバイザーの河野先生と根本先生からそれぞれ研究紹介と話題提供をいただいたほか、スペシャルゲストとして中部大学の平田 豊先生にもご参加いただき、小脳機能の数理モデル化やその知見に基づくロボット制御技術に関するご研究についてご紹介いただきました。
プログラム
15:00~15:10 | 領域全体およびA02班の進捗報告 山本英明(領域代表) |
15:10~15:15 | A01班の進捗報告 香取勇一(A01班代表) |
15:15~15:20 | A03班の進捗報告 松井鉄平(A03班代表) |
15:20~15:25 | A04班の進捗報告 正水芳人(A04班代表) |
15:25~15:35 | 研究紹介① 河野 崇先生(アドバイザー) |
15:35~15:45 | 研究紹介② 平田 豊先生(中部大学) |
15:45~15:55 | 話題提供 根本知己先生(アドバイザー) |
15:55~16:45 | 意見交換 全員 |
16:45~17:00 | コメント 三輪先生(学術調査官),井上先生(同),堀尾先生(アドバイザー),河野先生(同),根本先生(同) |