階層構造スケーリングを考慮した、自己組織神経回路網の環境応答解析

考虑层次尺度的自组织神经网络环境响应分析

• 批准号: 18048043
• 负责人: 工藤 卓
• 金额: $ 7.62万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18048043/
• 关键词: 生物・生体工学; 脳・神経; 生体生命情報学; 知能ロボティクス; バイオ関連機器

電極付培養皿にそれぞれ分散培養した複数の神経回路網を準備し、電極により一つの神経回路網から出力信号を取り出した。この信号を変換して他の神経回路網に入力することで、複数の神経回路網間で相互通信させる系を構築した。この系により、培養密度・培養条件の異なる完全に隔離された神経回路網の相互作用を解析することができた。通信ルールを変化させることで、並列接続、上位、下位の階層性など異なる接続様式による神経回路網の情報処理過程を解析した。また、プログラム可能な多点電流刺激アンプをデザイン・開発し、これにより電極を切り替えて刺激したところ、培養神経回路網は刺激部位に依存して数十以上の空間パターンを表現可能なことが明らかとなった。さらに、追加の成果として、フェムト秒レーザー光によって培養神経回路網を分断すると、分断されたエリア間で同期した自発活動は減少するが、培養日数の経過に伴い神経回路網が再構成されて、同期が復活する過程が観察された。これに関して論文を発表した。また、多点刺激装置と刺激・記録系、及び小型移動ロボットをシステムインテグレーションによって統合し、神経回路網が外界と相互作用する系について、論文を発表した。この系の中で、教師無し学習が成立していることを示唆する大変興味深い現象が観察され、現在再現性を検証している。価値判断に対応する神経回路網の出力を減弱・強化する上位中枢補助プログラムに関しては未だ実働レベルに達しておらず現在更に開発中である。

准备了一个多个神经网络，每个神经网络都准备在具有电极的培养皿中培养的每个神经网络，并使用电极从一个神经网络中提取输出信号。通过转换该信号并将其输入到另一个神经网络中，构建了一个系统，该系统允许多个神经网络之间进行通信。该系统使我们能够分析具有不同培养密度和培养条件的完全孤立的神经网络之间的相互作用。通过更改通信规则，我们使用了不同的连接模式，例如并行连接，上层和下层层次特征，分析了神经网络的信息处理过程。此外，当设计和开发了可编程的多点电流刺激放大器，并且通过切换电极时，揭示了培养的神经网络可以根据刺激位点表达数十个空间模式。此外，作为另一个结果，当培养的神经网络被飞秒激光光分开时，分隔区域之间的同步自发活动减少，但是随着培养日的发展，神经网络会重建并恢复同步。我已经发表了一篇论文。他还发表了一篇有关系统的论文，其中多点刺激设备，刺激和记录系统以及小型移动机器人通过系统集成集成，而神经网络与外界进行了互动。在该系统中，已经观察到非常有趣的现象，这些现象表明已经存在无监督的学习，目前正在验证可重复性。中央援助计划减弱和加强与价值判断相对应的神经网络的产出尚未达到实际水平，目前正在开发中。

项目成果

Resynchrollization in neuronal network divided by femtosecond laser processing

通过飞秒激光处理划分神经网络的重新同步

• 发表时间: 2008
• 期刊: Neuroreport 19(7)
• 作者: Chie Hosokawa;Suguru(*) N. Kudoh;Ai Kiyohara;Takahisa Taguchi
• 通讯作者: Takahisa Taguchi

Operation of Network Dynamics in Cultured Hippocampal Neurons on a Multi-electrode Array

多电极阵列上培养的海马神经元的网络动力学操作

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proc. of. the 2006 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS2006) 06TH8922C
• 作者: Suguru N.Kudoh;Isao Hayashi;Ai Kiyohara;Takahisa Taguchi
• 通讯作者: Takahisa Taguchi

Interaction and intelligence in living neuronal networks interfaced with moving robot

与移动机器人连接的活体神经网络的交互和智能

• 发表时间: 2006
• 期刊: Progress in biomedical optics and imaging. proceedings of SPIE Vol. 6036
• 作者: S.N.Kudoh;T.Taguchi
• 通讯作者: T.Taguchi

Interaction between living neuronal network and outer world by programmable multisite stimulation system

通过可编程多站点刺激系统实现活体神经网络与外部世界的相互作用

• 发表时间: 2007
• 期刊: Proc. IEEE International Symposium on Micro-Nano Mechatronics and Human Science 2007 (MHS2007)
• 作者: Suguru(*) N.Kudoh;Ai Kiyohara;Chie Hosokawa;Takahisa Taguchi and Isao Hayashi
• 通讯作者: Takahisa Taguchi and Isao Hayashi

「神経細胞」の項、ナノバイオ大事典(監修 山根恒夫、松永是、民谷栄一)

纳米生物百科全书“神经细胞”部分（编辑：山根恒雄、松永是、田宫英一）

• 发表时间: 2007
• 作者: 工藤卓;田口隆久
• 通讯作者: 田口隆久