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生命知能システム分野  神崎研究室

生物が進化により獲得した感覚・脳・行動の機能を再現し、理解し、活用する

昆虫から新しい科学と技術を拓く

生物が獲得した脳の機能や機構の解明は、生物学のみならず工学分野においても大きなインパクトをもたらします。私たちは昆虫の脳をモデルとして、構成要素である神経細胞から脳を調べ上げて再構築することで、そのしくみを明らかにします。また遺伝子工学技術により、昆虫の優れた嗅覚を活用した匂いセンサの開発を進めています。昆虫科学により新しい科学と技術の世界の開拓を目指しています。

昆虫脳の始原的知能の理解を目指した全脳シミュレーションの構築

私たちは神経回路モデルと生物実験の両面からのアプローチにより、1万個~100万個の神経細胞からなる全脳のシミュレーションを通した昆虫脳の知能の理解を目指しています。中でも私たちは、雄カイコガの嗅覚受容―匂い源探索行動に注目しています。細胞内計測や神経活動のイメージング等の生物実験によって個々の神経細胞の知見を得て、それらの形状・機能をデータベース化・モデル化した後に、大規模な神経回路モデルを構築します。このモデルの挙動を「京」や「ポスト京」のスーパーコンピュータ上でシミュレーションし、昆虫脳の活動をリアルタイムで再現することを目指しています。

昆虫の嗅覚機能を活用した匂いバイオセンサの構築

遺伝子工学技術は、脳の理解を加速させるうえで重要な技術です。私たちは、遺伝子組換えやゲノム編集による脳内の特定の神経回路の可視化、神経活動の計測や制御技術を用いて、匂いの受容から適応的な行動の発現にいたる分子、神経機構の解明を進めています。また、昆虫がもつ優れた匂いの受容機構に基づいて、培養細胞や昆虫自体(カイコガ)でさまざまな嗅覚受容体の機能を再構築する技術を確立しています。これらの技術を活用し、匂いを蛍光パターンとして識別可能な「細胞利用型センサチップ」や所望の匂い源を探索可能な「センサ昆虫」の開発を進めています。

フェロモン源へ定位する雄カイコガ
フェロモン源へ定位する雄カイコガ(Bombyx mori)
分析と統合による昆虫脳の再構築
分析と統合による昆虫脳の再構築
細胞利用型匂いセンサチップによる匂い計測
細胞利用型匂いセンサチップによる匂い計測

メンバー

  • 神崎 亮平 教授
  • 専門分野:遺伝子工学、脳神経生理、脳再構築、生体ー機械融合
助   教 光野 秀文
特 任 助 教 ハウプト ステファン 周一
特 任 助 教 照月 大悟
特任研究員 加沢 知毅
<2019年5月現在>

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