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

活動報告

2025年

第8回研究交流会を開催しました。

2025.07.31

 7月29日に第8回研究交流会を行いました。今回は、平田先生(A04-2班代表)にホストして頂き、システム実装拠点のある中部大学でZoomとのハイブリット形式で開催しました。合計64名(対面30名、オンライン34名)の領域メンバーおよびメンバー研究室の若手研究者や学生が参加し、最新の研究内容や各班が有する独自技術、さらには今後の共同研究の可能性について、活発な質疑応答や意見交換が行われました。アドバイザーとして合原先生と堀尾先生にもご参加いただき、ご助言を賜りました。

 研究会の前には、システム実装拠点で共用される双腕ロボット・四足歩行ロボットの見学や、ヒト行動実験のためのシミュレータを体験しました。実際のロボットを目の前に議論をすることで、領域内で構築してきた数理モデルやウェットウェアを社会(実機)実装に結びつけるための要点を検討しました。

 研究会では公募班メンバーの自己紹介、研究計画として、A04班の池本先生、A01班の河合先生、A04班の三浦先生、A03班の相澤先生、A02班の乘本先生、A03班の森島先生、A03班の相馬先生に研究を紹介して頂きました。ロボット・集積回路の研究から動物脳の研究まで多岐に渡る分野の研究について議論し、領域内での様々な連携や共同研究に関するアイデアを話し合いました。

(文責・A02-1住 拓磨 (東北大学))

プログラム
13:30~14:00見学会
14:00~14:30ノイズで機能化される神経回路モデルによる冗長ロボットの身体モジュール学習池本 周平 (A04)
14:30~15:00身体・制御・環境結合力学系のリザバー計算による外乱を含む未知環境への適応河合 祐司 (A01)
15:00~15:30デジタル脳細胞スパイクインタフェースによるウェット・ハード積層ハイブリッドウェア三浦 典之 (A04)
15:30~15:45休憩
15:45~16:15拡延性脱分極による種を超えた神経系リセット機溝の解明相澤 秀紀 (A03)
16:15~16:45全脳摘出標本を用いたメモリーリプレイの仕組み解明乘本 裕明 (A02)
16:45~17:00休憩
17:00~17:30運動障害後に起きるホメオスタシスな神経回路網再編成機構について森島 美絵子 (A03)
17:30~18:00マルチセルラネットワークによる頑健かつ柔軟な味覚情報処理の解明相馬 祥吾 (A03)

第7回研究交流会を開催しました。

2025.06.01

 4月に引き続き、今年度から加わっていただいた公募班メンバーの先生方にご自身の研究歴や領域での研究提案をご紹介いただくことを目的として、第7回研究交流会を開催しました。今回は谷井先生(A02-2班代表)、森本先生(A02-2班分担)、佐藤有弥さん(谷井研・次席研究員)がホスト役になってくださり、早稲田大学とZoomのハイブリッド形式で開催しました。領域メンバーやアドバイザーの先生に加えて、メンバーの研究室の若手研究者や学生にも多数ご参加いただき、活発な質疑応答や意見交換が行われました。

 研究会開始前には、領域の共通プラットフォーム拠点の1つである早稲田大学の『バイオマテリアル/オープンデータベース拠点』の見学会を実施しました。文部科学省・マテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)の助成も更けながら運用されているナノテクノロジー研究センターのクリーンルーム設備や共通機器、さらにはバイオ系の実験・計測・データベース化のための設備をご紹介いただきました。

 会議では、田畑先生(A04)、信川先生(A01)、北西先生(A03)、人羅(今村)先生(A03)、酒井先生(A02)、吉田先生(A02)、池内先生(A02)の7名の先生にご自身の専門や研究内容についてご紹介いただきました。未発表データも交えながら各研究の最新の進展を共有していただき、領域内での新たな連携や共同研究の可能性について有意義な議論が交わされました。

プログラム
13:00~14:00見学会
14:00~14:30環境熱ゆらぎ誘起確率共鳴スピン波による脳模倣情報処理素子田畑 仁 (A04)
14:30~15:00バイオ超越への応用を目指した大規模脳波データに基づくヒトの脳機能創発機構の解明信川 創 (A01)
15:00~15:30多種マルチセルラネットワークの相互作用による認知地図生成の機構北西 卓磨 (A03)
15:30~15:45休憩
15:45~16:15葛藤下での行動選択のマルチセルラメカニズム解明人羅(今村) 菜津子 (A03)
16:15~16:45脳オルガノイド内部の時空間発火伝達を計測する3Dピラー電極アレイ酒井 洸児 (A02)
16:45~17:00休憩
17:00~17:30バイオコンピュータ回路構築のための培養ニューロンの自在搬送・動的配線技術の開発吉田 昭太郎 (A02)
17:30~18:00オルガノイド神経回路組織におけるエングラム細胞ネットワークの確立と評価池内 与志穂 (A02)

第4回領域会議・第6回研究交流会を開催しました。

2025.04.28

 学術変革領域研究(A)「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」第4回領域会議と第6回研究交流会を開催しました。オンラインでの開催となりましたが、今回から公募採択された19名の先生方にもご参加頂きました。
 冒頭に領域会議として本領域についてと各計画研究の進捗報告、これまでの成果などを共有しました。
 その後、新たに加わって頂いた先生方に研究交流会という形で研究内容をご紹介頂きました。それぞれのメンバーの専門や関心事項についてお互いの理解を深めるために、研究交流会を3回に分けてご紹介して頂くこととし、今回は川口先生(A02)、栗川先生(A01)、船水先生(A03)、森田先生(A01)、高橋先生(A02)にご発表頂きました。

プログラム
14:00~14:45『バイオ超越』および各計画研究の進捗報告(領域会議)山本 英明, 香取 勇一, 松井 鉄平, 谷井 孝至, 平野 愛弓, 正水 芳人, 神谷 温之, 河野 崇, 平田 豊
14:45~15:00アドバイザーコメント(領域会議)合原先生、堀尾先生、池谷先生、細川先生
15:00~15:30A光でつなぐ培養神経回路の適応的情報処理川口 真也 (A02)
15:30~15:40写真撮影・休憩
15:40~16:10自発的シナプス可塑性によるcontinual learningの実現栗川 知己 (A01)
16:10~16:40多感覚統合を実現する再帰型神経回路の検証とモデル化船水 章大 (A03)
16:40~16:50休憩
16:50~17:20生物学的に妥当なリカレントニューラルネットワークを用いた最適状態表現の学習森田 賢治 (A01)
17:20~17:50自発活動を生かした脳の臨界計算高橋 宏知 (A02)
17:50~18:00アドバイザーコメント・学術調査官コメント根本先生、安部先生

第4回総括班会議を開催しました。

2025.03.10

 第4回総括班会議をオンラインで開催しました。今回のミーティングでは、2月に開催した領域キックオフシンポジウムについて、報告と意見交換を行いました。また第2回夏合宿についても話し合い、2025年9月末に札幌(北広島)で開催することにしました。幹事を務めていただく神谷先生、どうぞよろしくお願いいたします。

 このほかに、今後のアウトリーチ活動や、4月から新たに加わっていただく公募班の先生方との研究交流会の開催についても意見交換を行いました。研究交流会は4月以降、月1回程度のペースで実施し、オンラインまたはハイブリッド形式で実施します。班を跨いだ共同研究がスムーズに立ち上がるように努力しますので、個別のミーティングが必要な場合には、いつでも総括班メンバーまたは事務局にご相談ください。

キックオフ国際シンポジウムを開催しました。

2025.03.03

参加者全員による記念撮影

 2025年2月25~28日に東北大学(片平キャンパス)で学術変革領域(A)「バイオ超越」のキックオフ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、Claudia Gomes da Rocha先生,Timothée Levi先生,Alon Loeffler先生,Theoden Netoff先生,Wilten Nicola先生,Javier Orlandi先生,Jordi Soriano先生にご講演いただきました。
 領域からは、山本(領域代表)、徳田(A01-1分担)、李(A01-2協力)、尾崎(A03-1分担)、平田(A04-2代表)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、神谷(A03-2代表)の発表に加えて、領域メンバーの研究室構成員による計26件の発表がありました。
 また、27日には東北大学・青葉山新キャンパスに建設された次世代放射光施設「NanoTerasu(ナノテラス)」の見学ツアーを企画し、国内外の多くの方にご参加いただきました。(NanoTerasu見学記事)
 日本、オーストラリア、ベルギー、カナダ、中国、フランス、ドイツ、インド、イタリア、日本、ポーランド、シンガポール、韓国、スペイン、スウェーデン、スイス、台湾、英国、アメリカから計250名(現地+オンライン)もの方にご参加いただきました。

招待講演の様子

領域メンバーの口頭発表の様子

ポスターセッションの様子

「Best Poster Awards」受賞者リスト

発表者ポスタータイトル
Shutaro KuboA04-2 平田班
(Osaka Inst. Tech., Japan)
A neuro-inspired image sensor system that detects motion direction
Aurélien Lagarrigue(Tohoku Univ., Japan)Analog control of antiferromagnet/ferromagnet magnetic tunnel junctions through spin-orbit torque
Emma Van Meirvenne(Imec / KU Leuven, Belgium)Wave computing with confined spin and magnetoelastic waves for hybrid spintronic CMOS logic circuits
Kota Tamada(Hokkaido Univ., Japan)           Random number processing in the predictive updating of ensemble Kalman filters and its application to ring reservoir learning

「Best Student Poster Award」受賞者リスト

発表者ポスタータイトル
Koshin Hagimoto(Kobe Univ., Japan)Data assimilation framework for nonlinear dynamical systems using Stein variational gradient descent
Hakuba MurotaA02-3 平野班
(Tohoku Univ., Japan)
Induction of neuronal ensemble plasticity by optogenetic stimulation in
micropatterned neuronal networks
Shintaro NumataA01-2 松井班
(Doshisha Univ., Japan)
Functional restoration of the damaged motor cortex by transplanted embryonic cortical neurospheres
Xiaoming QiangA04-1 河野班
(Univ. Tokyo, Japan)
Multi-FPGA based distributed architecture for scalable real-time neuromorphic computing
Shinnosuke ToudaA04-2 平田班
(Osaka Inst. Tech., Japan)
Effects of gap junctions introduced into a spiking neural network on handwritten digit classification
Shiqi Wang(Shanghai Starriver Bilingual School / Beihang Univ., China)Compact leak-integrate-fire neuron with auto-reset functionality based on spin-orbit torque magnetic tunnel junction device
「Best Poster Awards」&「Best Student Poster Award」受賞者

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