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構成的に配置した最小数の神経細胞ネットワークによる論理演算処理解析

使用结构排列的最小数量的神经元网络进行逻辑运算分析

基本信息

批准号：
22K18955
负责人：
安田賢二
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

脳型コンピューティング技術は１）無保守で数十年に及ぶ安定した記憶・認知・判断力の維持、２）損傷時の自己修復、３）低消費エネルギー・耐電磁パルス（EMP）、４）創発などの能力を有する次世代コンピューティング実現の可能性を秘めている。さらに記憶障害や思考の機構の解明などの医療への貢献だけでなく、神経細胞ネットワークの持つ「メンテナンスフリー」「自己修復能力」「低消費エネルギー」「創発機能」などを有する生命システムの理解にもつながると考えられる。現在、神経細胞からのアプローチは海馬細胞・組織を中心とした「記憶」機構の解明に留まっており、神経細胞ネットワークを自在に構築した人工神経細胞ネットワーク演算回路の基礎的な原理検証には未だ世界のどこも成功していないのが現状である。本研究は、微小多電極基板上に神経細胞ネットワークを構築し、各神経細胞と電気的なシグナルの授受を可能にするオンチップ神経ネットワークプラットホームの開発を推進し、将来のシリコン系電子回路と神経細胞ネットワークが融合した新たなバイオコンピューティング系を実現する基盤技術の開発を目指すものである。初年度となる今年度は第１段階として、①アガロース立体構造を用いた神経細胞ネットワークの構築技術、②神経突起の軸索分化技術と追加微細加工による軸索と樹状突起の一方向制御結合技術の開発を行い、次に述べる成果を得ることができた。①ネットワークの構築技術では、アガロース構造の最適な組成を見出し、交差する微細通路中で２次元に交差する２つの神経突起が互いに独立して配置できることを明らかにした。②神経突起の軸索分化技術も、神経細胞から伸長して最初に100um以上の長さに達した神経突起が軸索に分化することを明らかにし、アガロース追加微細加工を組み合わせて２つの神経細胞から分化伸長した軸索・樹状突起を方向制御して結合することに成功した。

Type C technology includes: 1) maintenance of memory, cognition and judgment without conservation for decades; 2) self-repair in case of injury; 3) low cost of production; electromagnetic resistance (EMP); 4) ability to innovate; and the possibility of realization of next generation C technology. In addition, the contribution of memory impairment and thinking institutions to medical treatment is divided into three categories: "medical treatment","self-repair ability","low-cost production","creative function" and "life system understanding". Now, the brain cell development process has been successfully completed in the hippocampus, the brain cell development process has been successfully completed in the present situation. This study aims to advance the development of a micro-electrode-based electronic circuit and a novel micro-electrode-based system for the construction of a neuro-cell network on a micro-electrode substrate, the possibility of the transmission and reception of electrical energy by each neuro-cell, and the development of a micro-electrode-based technology. In the first year, the first stage of this year, the first stage of the three-dimensional structure, the construction technology of the neuron, the second stage of the axonal differentiation technology of the neuron, the development of the axonal and dendritic control technology, and the third stage of the development. (1) The construction technology of the micro-channel structure is based on the optimal composition of the micro-channel structure. (2) Axonal differentiation technology of neuronal processes, neuronal cell elongation at first more than 100um long, neuronal processes differentiation at axons, further micromachining, assembly, and integration of neuronal cells differentiation and elongation at axons, dendritic processes, and orientation control.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Evaluation of agarose microfabrication technology using Joule heat of micrometer-sized ionic current for cell network formation

利用微米级离子电流焦耳热形成细胞网络的琼脂糖微加工技术的评估

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuri Kamiya;Kenji Shimoda;Yoshitsune Hondo;Haruki Watanabe;Nanami Abe;Ryohei Yamazaki and Kenji Yasuda.
通讯作者：
Ryohei Yamazaki and Kenji Yasuda.

Quantitative requirement for single neurite differentiation of neurons in agarose microchannel structures

琼脂糖微通道结构中神经元单神经突分化的定量要求

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryohei Yamazaki;Nanami Abe;Yuri Kamiya and Kenji Yasuda.
通讯作者：
Yuri Kamiya and Kenji Yasuda.

Memorization of forced firing intervals in spontaneous beating cardiomyocyte networks.

记忆自发跳动心肌细胞网络中的强制放电间隔。

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Akira Nishizaki;Yoshitsune Hondo;Suguru Matsumoto;Kazufumi Sakamoto and Kenji Yasuda.
通讯作者：
Kazufumi Sakamoto and Kenji Yasuda.

isappearance and Regeneration of Two-Dimensional Sheets of Collective Cell in Three-Dimensional Lumen Structures.

三维管腔结构中集体细胞二维片的出现和再生。