神経回路網における損傷修復性のin vitro解析とそのモデル化

神经网络损伤修复的体外分析和建模

• 批准号: 22KJ0190
• 负责人: 住 拓磨
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0190/
• 关键词: 培養神経回路; 生体情報処理

本研究は，培養神経回路に基づく新しい in vitro 実験系を構築し，損傷印加前後の神経活動パターンを自発活動および入力応答の観点から解析することによって，実神経細胞ネットワークの損傷耐性の発現メカニズムを明らかにすることを目的としている．2年目であるR4年度では，昨年度構築した神経回路網の入出力測定を行うための培養神経レザバーシステムを用いて，時系列信号（発話数字データ）を入力し，それを分類するタスクにより神経回路の信号処理の特徴を調べた．その結果，培養神経レザバーシステムは，チャンスレベルより高い性能で時系列信号を分類でき，特に神経ダイナミクスが入力クラスに応じて異なるダイナミクスを生成するとき，および，神経回路が機能的にモジュラーな接続性を有するときに性能が高くなることが示された．この結果については，9月に論文投稿を行った．年度の後半ではバルセロナ大学のJ. Soriano准教授の研究室に滞在し，神経回路網の損傷修復特性を調べる実験に取り組んだ．培養神経回路を切断し，その修復過程について神経回路の機能的な結合を基に評価した結果，損傷印加直後では機能的結合性に混乱が生じるが，24時間後には元の結合性を回復させることが分かった．このような機能の修復機構は，シナプスの自己組織的な相互作用に基づくと考えられ，数理モデルとして記述することを通じて，損傷に対してロバストな情報処理モデルの提案へと結びつけることができると考えられる．

This study aims to construct a novel in vitro system for the development of neuronal cell injury tolerance before and after injury. In the past year, the input and output force measurement of the neural network was constructed, and the characteristics of signal processing of the neural network were adjusted. As a result, the culture of the brain circuit is characterized by the classification of the signal series, in particular, the generation of the signal series, the classification of the signal series, and the classification of the signal series. The results of this research are as follows: September paper submission line. The second half of the year, J. Professor Soriano's research lab is currently working on tuning the damage repair properties of neural loop networks. In the process of culture and repair, the functional combination of the neural circuit is interrupted. As a result, the functional combination is disrupted after the injury, and the functional combination is restored after 24 hours. The repair mechanism of this kind of function is based on the interaction between the tissue and the tissue. The mathematical model is used to describe the information processing of the damage.

项目成果

マイクロパターン培養神経回路のリザバー計算特性の解析

微图案培养神经回路的储层计算特性分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 住拓磨;山本英明;守谷哲;竹室汰貴;金野智浩;佐藤茂雄;平野愛弓
• 通讯作者: 平野愛弓

Time-series classification in micropatterned neuronal network reservoirs

微图案神经网络储库的时间序列分类

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Sumi;H. Yamamoto;Y. Katori;K. Ito;S. Sato;A. Hirano-Iwata
• 通讯作者: A. Hirano-Iwata