RIES

Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

北海道大学
電子科学研究所

LAST UPDATE 2019/06/05

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    小林康明　Yasuaki KOBAYASHI
    准教授　Associate Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    北海道大学電子科学研究所
    Research Institute for Electronic Science, Hokkaido University

    人間数理研究分野
    Laboratory of Mathematical Modeling

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    集団振動
    非線形物理
    collective oscillations
    nonlinear dynamics
研究テーマ
Research Subject
生命系における集団振動現象の解明
Study of collective oscillations in biological systems

研究の背景 Background

自然のリズムやパターンに興味をもって研究しています。特に非平衡系において、多数の要素の相互作用が生み出す時空間構造の発生原理を理解するため、数理モデルを通した解析を行っています。非平衡現象としての生命現象に興味があり、増殖細胞系の集団振動や形態形成を説明する理論に取り組んでいます。

I am interested in rhythms and patterns in nature. I work on constructing and then analyzing a detailed model or a toy model of nonequilibrium phenomena to understand how spatio-temporal structures emerge from interactions of many elements under nonequilibrium conditions. My recent research topics include collective oscillations and morphogenesis in growing tissues.

研究の目標 Outcome

さまざまな生命系に現れる集団振動現象を結合振動子系として捉え、拡散的結合やネットワーク結合などの結合形態の役割について明らかにする。具体的には (a) 表皮細胞の興奮波と末梢神経の軸索反射による振動性サイクルの形成と、サイクル間相互作用による集団振動の発生・同期状態への遷移、(b) 進化的最適化法による、振動周期が可変で頑健な遺伝子ネットワークの構築、(c)細胞集団による形態形成を伴う集団ダイナミクスの理論に取り組んでいる。

The outcome of this study is to understand collective oscillations in biological systems as coupled oscillators and through the analysis of mathematical models of oscillators elucidate roles of different kinds of interactions among oscillators on collective behavior. Current research includes (a) interaction of oscillatory cycles formed by excitable cells and nervous systems, (b) design of robust genetic networks by evolutionary optimization, and (c) collective dynamics in growing tissues.    

研究図Research Figure

Fig.1. Oscillatory cycles formed by excitable cells and nervous systems and their collective dynamics.

Fig.2. design of robust genetic networks by evolutionary optimization.

Fig.3.Creation of dermal papilla through stem cell dynamics on the basement membrane in epidermis.

文献 / Publications

Y. Kobayashi et al., npj Comp. Mat. 4, 45 (2018). J. Kumamoto et al., Scientific Reports 8, 17999 (2018). Y. Kobayashi, H. Kitahata, and M. Nagayama,Phys. Rev. E 96, 022213 (2017), Y. Kobayashi et al., Phys. Rev. E 83, 060901(R) (2011)

 

研究者HP