神経補綴のための機能創発するFPGA万能神経細胞ネットワーク

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本研究では以下を目的に掲げている。脳の一部を置き換え可能なレベルの高度な性能を持つ神経補綴装置を実現するための基礎技術を確立する。具体的には、あたかもiPS細胞のように初期万能状態から捕綴対象部位の細胞へと機能分化を果たす電子万能神経細胞モジュールを開発する。そして、同細胞モジュールを用いた電子万能神経細胞ネットワークを構成し、捕綴対象部位に応じた適切な創発性を発現「させるための」設計論を構築する。さらに、非侵襲性を高めるために通信と給電が完全無線化された同ネットワークの実装法を提案する。これに対して、2021年度は以下の研究成果を得た。（１）ヒトの脳の神経細胞が持つ非線形力学の模倣に特化した確率的離散状態モデルの設計手法を構築した。また、同モデルの「離散状態」と「パラメータ」を電子回路の「メモリ素子」と「配線パターン」に適切に対応させることによって、生物の神経細胞の非線形力学をハードウェアとして効率よく実装する方法を構築した。そのようにして実装された電子回路が、万能状態の細胞に対応する「電子万能神経細胞モジュール」である。（２）電子万能神経細胞のネットワークを構成し、同ネットワークに補綴対象部位の非線形力学及び非線形応答特性を再現させるためのパラメータ設定方法を構築し、シミュレーションによってその有効性を示した。（３）通信と給電が完全無線化された電子万能神経細胞ネットワークを実現するための基礎的な実験を実施した。