u-tokyo.ac.jp 神崎高桥实验室 研究领域: 我们的研究目的是通过结合信息学、工程学和生物学的跨学科方法阐明产生适应性行为(或智力)的基本神经机制。作为模型系统,我们使用培养的神经元、昆虫大脑和老鼠大脑。我们的研究涉及调查生物机器混合系统,同时也建立了通过外部命令控制大脑功能行为的基本技术。 研究示例: 了解大脑、向大脑学习 ■用昆虫传感器和神经回路实现的自适应机器人 实现对各种环境的适应性是构建自主系统的基本目标之一。昆虫通过其简单的神经系统表现出一系列复杂的适应性行为来响应其环境,因此,它们是理解适应性的良好模型。我们已经开发了昆虫机器混合系统,使我们能够通过操纵机器人(身体)、昆虫(大脑)和其环境(A,B)之间的相互作用来分析和评估昆虫的适应性。通过使用混合系统分析适应性,我们可以建立行为模型并将其应用于移动机器人。(2)大脑改造 ■大脑重新布线 大脑是一种可重写的设备。对学习和微刺激引起的可塑性以及神经处理的理解将为工程和医学创新铺平道路(C)。为此,我们还对工程和信息科学方法感兴趣,包括开发神经接口以及实施多变量统计分析和信息论。 ■通过分子遗传学修改昆虫大脑中的神经回路 基因包含动物身体的蓝图,包括传感器和神经回路。我们可以通过对神经元特性的基因改造来了解昆虫大脑中神经回路的功能(D)。这些方法的一个重要应用是开发出能够报告几乎任何感兴趣的刺激的“传感器昆虫”。 (3)大脑重建 ■利用数学模型重建昆虫大脑 我们利用分子遗传学、形态学、生理学、生物化学和行为学(E)等各种技术对昆虫大脑进行分析,建立了神经元数据库。通过将数据库中的信息整合到数学模型中,我们可以了解昆虫适应行为背后的机制。 ■利用分离培养神经元的神经计算芯片 在培养皿中培养的神经元会形成自组织网络。通过控制自组织,我们开发出可用作计算设备的培养网络。 助理教授 Hirokazu TAKAHASHI
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