【研究分野】知能機械学・機械システム

【研究領域課題番号】16K14191 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分散培養 / 脳 / 神経細胞 / 培養 / 電気計測 / リザバー / 神経回路 / CMOS / リザバー計算

【研究成果の概要】

本研究では，多様性を生み出す能力を明らかにするために，シャーレ上に培養した神経回路において，どのようにして静的な神経回路構造から動的な活動パターンが生じるかを調べた．特に，培養神経回路によるリザバー計算を考えたとき，培養神経回路のリザバーとしての特徴を明らかにした．神経回路が自発活動で時空間パターンの再現性と多様性を両立するメカニズムとして，神経回路に部分的な神経集団が存在し，部分集団単位で逐次的に活動伝達することで安定性を確保し，かつ自律的な内部状態依存で部分集団間の関係が変化することで多様性を両立することを示した．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】医用生体工学・生体材料学

【研究領域課題番号】23680050 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

神経細胞 / 脳 / ネットワーク / 培養 / 電極 / CMOS / 可塑性 / 神経回路 / 微小電極アレイ / カルシウムイメージング / 分散培養 / 活動電位

【研究成果の概要】

神経細胞の分散培養系を対象として，1.8 mm角の計測領域に，11,011個の電極を有するCMOSアレイにより，培養神経ネットワークの形状と活動の関係を調べた．軸索に沿って伝播する活動電位の速度は，細胞内で大きくばらついており，軸索が太い部分では速く，細い部分では遅かった．また，ネットワークが成熟した後でも，発火頻度の低い神経細胞は活発に移動していることがわかった．さらに，軸索刺激に対する神経活動パターンから，ネットワークの機能結合を可視化し，ネットワークの可塑性を定量化する手法を確立した．

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円)