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)」 2024〜2029年度

業績

2025年

論文

  1. Stability control of metastable states as a unified mechanism for flexible temporal modulation in cognitive processing
    Tomoki Kurikawa, Kunihiko Kaneko
    Neural Networks, 196, 108381 (2025).
    DOI:10.1016/j.neunet.2025.108381
  2. Gold-electrode-integrated Teflon sheets for applying horizontal voltage to artificial cell membranes
    Tatsuya Nomoto, Maki Komiya, Haruka Okumura, Daisuke Tadaki, Yuzuru Tozawa, Ayumi Hirano-Iwata
    Japanese Journal of Applied Physics, 64 10SP26, (2025).
    DOI:10.35848/1347-4065/ae07f0
  3. Heterogeneous Assembly Echo State Networks for High-Dimensional, Multiscale Time Series: Dynamic Analysis via Delay Capacity and Multiscale Fuzzy Entropy
    Sota Yoshida, Takahiro Iinuma, Sou Nobukawa, Eiji Watanabe, Teijiro Isokawa
    IEEE Access, (2025).
    DOI:10.1109/ACCESS.2025.3639721
  4. Microglia in Brain Aging and Age-Related Diseases: Friends or Foes?
    Kentaro Ishikawa, Risako Fujikawa, Kayoko Okita, Fumika Kimura, Takuya Watanabe, Shutaro Katsurabayashi, Katsunori Iwasaki
    International Journal of Molecular Sciences, 26 (23), 11494 (2025).
    DOI:10.3390/ijms262311494
  5. Fluctuation-learning relationship in recurrent neural networks
    Tomoki Kurikawa, Kunihiko Kaneko
    Nature Communications, 16, 9663 (2025).
    DOI:10.1038/s41467-025-64976-w
  6. Effective training procedure for a simultaneous bimanual movement task in head-fixed mice
    Kotaro Tezuka, Hironobu Osaki, Kaneyasu Nishimura, Shin-Ichiro Terada, Masanori Matsuzaki, Yoshito Masamizu
    Frontiers in Neural Circuits, 19, 1633843 (2025).
    DOI:10.3389/fncir.2025.1633843
  7. Multimodal biomarker based on temporal complexity of eye movements and pupil diameter in attention-deficit/hyperactivity disorder
    Ayumu Ueno, Sou Nobukawa, Aya Shirama
    PLOS Mental Health, 2 (10), e0000456 (2025).
    DOI:10.1371/journal.pmen.0000456
  8. Efficient connectivity and intrinsic noise separation in recurrent spiking neural networks trained with e-prop
    Davide Noè, Hideaki Yamamoto, Yuichi Katori, Shigeo Sato
    Neuromorphic Computing and Engineering, (2025).
    DOI:10.1088/2634-4386/ae0826
  9. Online reinforcement learning of state representation in recurrent network supported by the power of random feedback and biological constraints
    Takayuki Tsurumi, Ayaka Kato, Arvind Kumar, Kenji Morita
    eLife, 14:RP104101 (2025).
    DOI:10.7554/eLife.104101.4
  10. Striatal Gradient in Value-Decay Explains Regional Differences in Dopamine Patterns and Reinforcement Learning Computations
    Ayaka Kato, Kenji Morita
    Journal of Neuroscience, 45 (35), e0170252025 (2025).
    DOI:10.1523/JNEUROSCI.0170-25.2025
  11. Spike-timing-dependent plasticity offers delay-gated oscillatory potentiation for autaptic weights
    Risa Onda, Mihoko Ishida, Kouhei Hattori, Hideaki Yamamoto, Takashi Tanii
    Frontiers in Neural Circuits, 19, 1646317 (2025).
    DOI:10.3389/fncir.2025.1646317
  12. Excitatory/inhibitory ratio disruption modulates neural synchrony and flow directions in a cortical microcircuit
    Nobuhiko Wagatsuma, Sou Nobukawa, Tomoki Kurikawa
    PLOS Computational Biology, 21 (8), e1013306 (2025).
    DOI: 10.1371/journal.pcbi.1013306
  13. Functional analysis of periaqueductal gray neurons projecting to the medulla in active and passive defensive behaviors
    Yuki Honshuku, Yuki Yamaguchi, Koki Kawazoe, Yuki Nishida, Yuki Kurauchi, Masabumi Minami, Hiroshi Katsuki, Natsuko Hitora-Imamura
    Neuroscience Research 218, 104939 (2025).
    DOI:10.1016/j.neures.2025.104939
  14. An Embedded Intelligent System for Real-Time Image Classification with a Neuro-Inspired Color Constancy Algorithm
    Akito Morita, Hirotsugu Okuno
    IEICE Transactions on Electronics E108, C Issue 6 Pages 316-323 (2025).
    DOI:10.1587/transele.2024LHP0003
  15. Automated nanotube stamping system for direct delivery of liquid substances into adherent cells
    Riku Shibata, Sho Ikeda, Aya Fujiwara, Riko Kishida, Shota Yanagisawa, Shun Fukabori, Yuiko Mizuguchi, Kazuhiro Oyama, takeo miyake, Takashi Tanii
    Japanese Journal of Applied Physics, 64, 57001, (2025).
    DOI:10.35848/1347-4065/add3e0
  16. Analog VLSI Implementation of Subthreshold Spiking Neural Networks and Its Application to Reservoir Computing
    Satoshi Moriya, Masaya Ishikawa, Satoshi Ono, Hideaki Yamamoto, Yasushi Yuminaka, Yoshihiko Horio, Jordi Madrenas, Shigeo Sato
    IEEE Transactions on Circuits and Systems I: Regular Papers 24, 3550876 (2025).
    DOI:10.1109/TCSI.2025.3550876
  17. Surrogate data analyses of the energy landscape analysis of resting-state brain activity
    Yuki Hosaka, Takemi Hieda, Ruixiang Li, Kenji Hayashi, Koji Jimura, Teppei Matsui
    Frontiers in Neural Circuits 14, 1500227 (2025).
    DOI:10.3389/fncir.2025.1500227
  18. Horizontal, vertical, and torsional optokinetic responses and their adaptations in fish
    Shin Tadokoro, Shuntaro Miki, Toshimi Yamanaka, Yutaka Hirata
    Journal of Neurophysiology, 133, 965-986 (2025).
    DOI:10.1152/jn.00565.2024
  19. Modeling analysis of depolarization-assisted afterdischarge in hippocampal mossy fibers
    Haruyuki Kamiya
    Frontiers in Neural Circuits 18, 1505204 (2025).
    Open dataset：ModelDB
    DOI:10.3389/fncir.2024.1505204
  20. Synaptic input architecture of visual cortical neurons revealed by large-scale synapse imaging without backpropagating action potentials
    Satoru Kondo, Kohei Kikuta, Kenichi Ohki
    eLife (2025).
    DOI:10.7554/eLife.104334.1.sa2

招待講演

  1. 多様化する「ニューラルネットワーク」の可能性と細胞工学技術の役割
    山本 英明
    マテリアルを基盤とするニューロモルフィックAI (2025年8月22日)
  2. Opportunities and Challenges towards “Biological Supremacy”
    Hideaki Yamamoto
    Honda Research Institute Japan【KAIWA】(2025年8月6日)
  3. Environmental Factors Influencing Synaptic Transmission: A Glial Perspective
    Shutaro Katsurabayashi
    Membrane Physiology Symposium Japan 2025 (2025年7月17日)
  4. iPS細胞技術を活用した神経変性疾患の病態研究と再生治療研究の現状
    西村 周泰

    兵庫県薬剤師会摂丹支部総会 (2025年6月8日)

  5. 培養神経細胞回路・生体分子の再構成に基づくバイオコンピューティング
    平野 愛弓, 山本 英明
    日本化学会 第105春季年会(2025) プログラム(2025年3月26-29日)：シンポジウム講演(神経型インマテリアル演算の化学)
  6. 低消費電力アナログCMOS回路を用いたスパイキングニューラルネットワークの実現とリザバー計算応用
    佐藤 茂雄, 守谷 哲, 石川 将也, 山本 英明
    令和7年電気学会全国大会(IEEJ2025) プログラム(2025年3月18-20日)：シンポジウム講演(ニューロモルフィック計算回路の研究動向)
  7. AI for Neuroscience and Neuroscience for AI
    Teppei Matsui
    The 5th International Interdisciplinary Symposium organized by Doshisha University, Eberhard Karls Universität Tübingen and the Doshisha EU Campus at Tübingen University "Humans and AI: Coexistence and Conscience" (2025/3/11-12)
  8. 「ニューラルネットワーク」の多様性：ANN, SNN, そしてBNN
    山本 英明
    電子情報通信学会 研究会 開催プログラム (2025年3月5-7日)

受賞

  1. 日本宇宙航空環境医学会　研究奨励賞
    「Learning capabilities to resolve tilt-translation ambiguity in goldfish」
    Shin Tadokoro, Yusuke Shinji, Toshimi Yamanaka, Yutaka Hirata
    日本宇宙航空環境医学会
  2. Tanaka OHIO Award for Excellence in Global Engagement
    平田豊
    OHIO University
  3. 日本学術振興会　日本学術振興会賞
    「近接電磁場を積極活用する革新的半導体コンピューティング技術の開拓」
    三浦典之
    日本学術振興会
  4. 応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会　奨励賞
    「Biological neurons act as generalization filters in reservoir computing」
    住 拓磨
    応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会
  5. 日本神経回路学会　最優秀研究賞
    「振動駆動レザバーコンピューティングによる長期のタイミング／カオス時系列予測」
    河合祐司、森田尭、朴志勲、浅田稔
    日本神経回路学会
  6. 日本神経回路学会　優秀研究賞
    「STDP則のアナログCMOS回路実装と分類タスクへの応用」
    飯田陽介，守谷哲，山本英明，佐藤茂雄
    日本神経回路学会
  7. 日本生理学会北海道地方会　若手優秀発表賞
    「Caffeine suppresses the axonal excitability of hippocampal mossy fibers」
    Liu Yuntao
    第105回日本生理学会北海道地方会
  8. IEEE 14th Global Conference on Consumer Electronics (GCCE 2025)　IEEE GCCE 2025 Excellent Demo! Awards (Bronze Prize)
    「A Binocular Disparity Estimation Algorithm Based on a Visual Neuron Model That Uses Multiple Spatial Frequency Information」
    Yuto Sakata, Hirotsugu Okuno
    IEEE 14th Global Conference on Consumer Electronics
  9. 第72回応用物理学会春季学術講演会　Poster Award
    「薄膜型マイクロ流体デバイスを用いたヒトiPS細胞由来大脳皮質神経細胞のパターン培養」
    酒井原 一守, 山本 英明, 西村 周泰, 遠藤 壮太, 金野 智浩, 佐藤 茂雄, 正水 芳人, 平野 愛弓
    第72回応用物理学会春季学術講演会

アウトリーチ活動

  1. パーキンソン病の仕組みを解明し、予防薬・治療薬の確立を目指す ～iPS細胞を用いた再生医療の最前線～ (“D”iscover )
    西村周泰
    同志社大学 オウンドメディア『“D”iscover』
  2. 「神経に学んだ運動方向検出ビジョンセンサ」(日本工業出版)
    奥野弘嗣, 久保秀太朗
    日本工業出版：画像ラボ 2025年6月号
  3. 『新しい途を拓く』東北大学教養教育院　編(東北大学教養教育院叢書「大学と教養」第8巻)
    山本英明
    東北大学出版会（書籍情報）
  4. 期待の若手「頭の中を自由にしておくこと」(若手研究者の紹介) (ファルマシア Vol.61, No.3 (2025))
    西村周泰
    DOI：10.14894/faruawpsj.61.3_251_1
  5. リザバーコンピューティングとは何か？　AIのフェーズを推し進める技術を解説 (WIRED (2025.1.31))
    香取勇一
    WIRED：ウェブ記事 "リザバーコンピューティングとは何か？"
  6. 君はリザバーコンピューティングを知っているか？－次世代ニューラルネットワーク技術について、未踏PMに聞いてみた (TechFeed公式 (2025.1.27))
    香取勇一
    TechFeed公式：ウェブ記事 "君はリザバーコンピューティングを知っているか？"
  7. 特集「バイオ・ソフトマテリアル機能計測技術の開拓」に寄せて(巻頭口) (M&BE分科会誌 Vol.35, No.4 (2024.12))
    平野愛弓
    M&BE分科会誌：Vol.35, No.4 (2024.12) 巻頭口 "「バイオ・ソフトマテリアル機能計測技術の開拓」に寄せて"

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