2024/10/05 更新

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ヤダ ユウイチロウ
矢田 祐一郎
YADA Yuichiro
所属
大学院医学系研究科 附属神経疾患・腫瘍分子医学研究センター 細胞情報統合解析部門 特任講師
職名
特任講師

研究分野 3

  1. 情報通信 / 生命、健康、医療情報学

  2. ライフサイエンス / 神経科学一般

  3. ライフサイエンス / 生体医工学

経歴 6

  1. 名古屋大学   大学院医学系研究科   特任講師

    2024年10月 - 現在

  2. 広島大学   統合生命科学研究科   特任助教

    2022年4月 - 2024年9月

  3. 広島大学   統合生命科学研究科   研究員

    2021年9月 - 2022年3月

  4. 京都大学   iPS細胞研究所   受入研究員

    2017年4月 - 2021年8月

  5. 理化学研究所   バイオリソース研究センター   特別研究員

    2017年4月 - 2021年8月

  6. 日本学術振興会   特別研究員(DC1)

    2014年4月 - 2017年3月

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学歴 3

  1. 東京大学   大学院 情報理工学系研究科   知能機械情報学専攻 博士課程

    2014年4月 - 2017年3月

  2. 東京大学   大学院 情報理工学系研究科   システム情報学専攻 修士課程

    2012年4月 - 2014年3月

  3. 東京大学   工学部   計数工学科

    2008年4月 - 2012年3月

受賞 8

  1. 桜舞賞

    2022年3月   理化学研究所  

    矢田祐一郎

  2. 情報理工学系研究科長賞

    2017年   東京大学  

    矢田 祐一郎

  3. 平成 27 年 電子・情報・システム部門誌 論文奨励賞

    2016年   電気学会  

    矢田 祐一郎

  4. 平成 26 年 電子・情報・システム部門大会 優秀論文発表 A 賞

    2015年   電気学会  

    矢田 祐一郎

  5. 平成 25 年 電子・情報・システム部門誌 論文奨励賞

    2014年   電気学会  

    矢田 祐一郎

  6. 第一種奨学金 特に優れた業績による返還免除

    2014年   日本学生支援機構  

    矢田 祐一郎

  7. Annual Conference 2012 Young Author’s Award

    2012年   SICE  

    矢田 祐一郎

  8. IVRC2011 岐阜VR大賞、ソリッドレイ研究所賞、DCEXPO/ConTEX賞

    2011年   日本バーチャルリアリティ学会  

    矢田 祐一郎

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論文 26

  1. Mutant α-synuclein causes death of human cortical neurons via ERK1/2 and JNK activation. 国際誌

    Hidefumi Suzuki, Naohiro Egawa, Keiko Imamura, Takayuki Kondo, Takako Enami, Kayoko Tsukita, Mika Suga, Yuichiro Yada, Ran Shibukawa, Ryosuke Takahashi, Haruhisa Inoue

    Molecular brain   17 巻 ( 1 ) 頁: 14 - 14   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Synucleinopathies refer to a group of disorders characterized by SNCA/α-synuclein (α-Syn)-containing cytoplasmic inclusions and neuronal cell loss in the nervous system including the cortex, a common feature being cognitive impairment. Still, the molecular pathogenesis of cognitive decline remains poorly understood, hampering the development of effective treatments. Here, we generated induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from familial Parkinson's disease (PD) patients carrying SNCA A53T mutation, differentiating them into cortical neurons by a direct conversion method. Patient iPSCs-derived cortical neurons harboring mutant α-Syn exhibited increased α-Syn-positive aggregates, shorter neurites, and time-dependent vulnerability. Furthermore, RNA-sequencing analysis, followed by biochemical validation, identified the activation of the ERK1/2 and JNK cascades in cortical neurons with SNCA A53T mutation. This result was consistent with a reverted phenotype of neuronal death in cortical neurons when treated with ERK1/2 and JNK inhibitors, respectively. Our findings emphasize the role of ERK1/2 and JNK cascades in the vulnerability of cortical neurons in synucleinopathies, and they could pave the way toward therapeutic advancements for synucleinopathies.

    DOI: 10.1186/s13041-024-01086-6

    PubMed

  2. Few-shot prediction of amyloid β accumulation from mainly unpaired data on biomarker candidates 査読有り

    Yuichiro Yada, Honda Naoki

    npj Systems Biology and Applications   9 巻 ( 1 )   2023年11月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    The pair-wise observation of the input and target values obtained from the same sample is mandatory in any prediction problem. In the biomarker discovery of Alzheimer’s disease (AD), however, obtaining such paired data is laborious and often avoided. Accumulation of amyloid-beta (Aβ) in the brain precedes neurodegeneration in AD, and the quantitative accumulation level may reflect disease progression in the very early phase. Nevertheless, the direct observation of Aβ is rarely paired with the observation of other biomarker candidates. To this end, we established a method that quantitatively predicts Aβ accumulation from biomarker candidates by integrating the mostly unpaired observations via a few-shot learning approach. When applied to 5xFAD mouse behavioral data, the proposed method predicted the accumulation level that conformed to the observed amount of Aβ in the samples with paired data. The results suggest that the proposed model can contribute to discovering Aβ predictability-based biomarkers.

    DOI: 10.1038/s41540-023-00321-5

    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41540-023-00321-5

  3. CDiP technology for reverse engineering of sporadic Alzheimer’s disease 査読有り

    Takayuki Kondo, Yuichiro Yada, Takeshi Ikeuchi, Haruhisa Inoue

    Journal of Human Genetics   68 巻 ( 3 ) 頁: 231 - 235   2022年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disease that causes cognitive impairment for which neither treatable nor preventable approaches have been confirmed. Although genetic factors are considered to contribute to sporadic AD, for the majority of AD patients, the exact causes of AD aren’t fully understood. For AD genetics, we developed cellular dissection of polygenicity (CDiP) technology to identify the smallest unit of AD, i.e., genetic factors at a cellular level. By CDiP, we found potential therapeutic targets, a rare variant for disease stratification, and polygenes to predict real-world AD by using the real-world data of AD cohort studies (Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative: ADNI and Japanese Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative: J-ADNI). In this review, we describe the components and results of CDiP in AD, induced pluripotent stem cell (iPSC) cohort, a cell genome-wide association study (cell GWAS), and machine learning. And finally, we discuss the future perspectives of CDiP technology for reverse engineering of sporadic AD toward AD eradication.

    DOI: 10.1038/s10038-022-01047-8

    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s10038-022-01047-8

  4. One-step induction of photoreceptor-like cells from human iPSCs by delivering transcription factors. 査読有り 国際誌

    Yuki Otsuka, Keiko Imamura, Akio Oishi, Takayuki Kondo, Mika Suga, Yuichiro Yada, Ran Shibukawa, Yasue Okanishi, Yukako Sagara, Kayoko Tsukita, Akitaka Tsujikawa, Haruhisa Inoue

    iScience   25 巻 ( 4 ) 頁: 103987 - 103987   2022年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Retinal dystrophies (RDs) lead to irreversible vision impairment with no radical treatment. Although photoreceptor cells (PRCs) differentiated from human induced pluripotent stem cells (iPSCs) are essential for the study of RDs as a scalable source, current differentiation methods for PRCs require multiple steps. To address these issues, we developed a method to generate PRCs from human iPSCs by introducing the transcription factors, CRX and NEUROD1. This approach enabled us to generate induced photoreceptor-like cells (iPRCs) expressing PRC markers. Single-cell RNA sequencing revealed the transcriptome of iPRCs in which the genes associated with phototransduction were expressed. Generated iPRCs exhibited their functional properties in calcium imaging. Furthermore, light-induced damage on iPRCs was inhibited by an antioxidant compound. This simple approach would facilitate the availability of materials for PRC-related research and provide a useful application for disease modeling and drug discovery.

    DOI: 10.1016/j.isci.2022.103987

    PubMed

  5. Dissection of the polygenic architecture of neuronal Aβ production using a large sample of individual iPSC lines derived from Alzheimer’s disease patients 査読有り

    Takayuki Kondo, Norikazu Hara, Satoshi Koyama, Yuichiro Yada, Kayoko Tsukita, Ayako Nagahashi, Takeshi Ikeuchi, Kenji Ishii, Takashi Asada, Tetsuaki Arai, Ryo Yamada, ADNI, Haruhisa Inoue

    Nature Aging   2 巻 ( 2 ) 頁: 125 - 139   2022年2月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    DOI: 10.1038/s43587-021-00158-9

    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s43587-021-00158-9

  6. Physical reservoir computing with FORCE learning in a living neuronal culture 査読有り

    Yuichiro Yada, Shusaku Yasuda, Hirokazu Takahashi

    Applied Physics Letters   119 巻 ( 17 ) 頁: 173701 - 173701   2021年10月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:AIP Publishing  

    DOI: 10.1063/5.0064771

  7. Induction of inverted morphology in brain organoids by vertical-mixing bioreactors. 査読有り 国際誌

    Dang Ngoc Anh Suong, Keiko Imamura, Ikuyo Inoue, Ryotaro Kabai, Satoko Sakamoto, Tatsuya Okumura, Yoshikazu Kato, Takayuki Kondo, Yuichiro Yada, William L Klein, Akira Watanabe, Haruhisa Inoue

    Communications biology   4 巻 ( 1 ) 頁: 1213 - 1213   2021年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Organoid technology provides an opportunity to generate brain-like structures by recapitulating developmental steps in the manner of self-organization. Here we examined the vertical-mixing effect on brain organoid structures using bioreactors and established inverted brain organoids. The organoids generated by vertical mixing showed neurons that migrated from the outer periphery to the inner core of organoids, in contrast to orbital mixing. Computational analysis of flow dynamics clarified that, by comparison with orbital mixing, vertical mixing maintained the high turbulent energy around organoids, and continuously kept inter-organoid distances by dispersing and adding uniform rheological force on organoids. To uncover the mechanisms of the inverted structure, we investigated the direction of primary cilia, a cellular mechanosensor. Primary cilia of neural progenitors by vertical mixing were aligned in a multidirectional manner, and those by orbital mixing in a bidirectional manner. Single-cell RNA sequencing revealed that neurons of inverted brain organoids presented a GABAergic character of the ventral forebrain. These results suggest that controlling fluid dynamics by biomechanical engineering can direct stem cell differentiation of brain organoids, and that inverted brain organoids will be applicable for studying human brain development and disorders in the future.

    DOI: 10.1038/s42003-021-02719-5

    PubMed

  8. Establishment of induced pluripotent stem cells from schizophrenia discordant fraternal twins 査読有り

    Yuichiro Yada, Mika Suga, Ran Shibukawa, Yukako Sagara, Yasue Okanishi, Takako Enami, Kayoko Tsukita, Takayuki Kondo, Keiko Imamura, Genichi Sugihara, Toshiya Murai, Haruhisa Inoue

    Stem Cell Research   55 巻   頁: 102504 - 102504   2021年8月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.scr.2021.102504

  9. Human induced pluripotent stem cells generated from a patient with idiopathic basal ganglia calcification 査読有り 国際誌

    Yuichiro Yada, Takayuki Kondo, Mika Suga, Kayoko Tsukita, Takako Enami, Ran Shibukawa, Yukako Sagara, Yasue Okanishi, Keiko Imamura, Takeshi Kihara, Haruhisa Inoue

    Stem Cell Research   53 巻   頁: 102274 - 102274   2021年5月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    Idiopathic basal ganglia calcification (IBGC) is a rare neurodegenerative disease, characterized by abnormal calcium deposits in basal ganglia of the brain. The affected individuals exhibit movement disorders, and progressive deterioration of cognitive and psychiatric ability. The genetic cause of the disease is mutation in one of several different genes, SLC20A2, PDGFB, PDGFRB, XPR1 or MYORG, which inheritably or sporadically occurs. Here we generated an induced pluripotent stem cell (iPSC) line from an IBGC patient, which is likely be a powerful tool for revealing the pathomechanisms and exploring potential therapeutic candidates of IBGC.

    DOI: 10.1016/j.scr.2021.102274

    PubMed

  10. Prediction Model of Amyotrophic Lateral Sclerosis by Deep Learning with Patient Induced Pluripotent Stem Cells 査読有り

    Keiko Imamura#, Yuichiro Yada#, Yuishin Izumi, Mitsuya Morita, Akihiro Kawata, Takayo Arisato, Ayako Nagahashi, Takako Enami, Kayoko Tsukita, Hideshi Kawakami, Masanori Nakagawa, Ryosuke Takahashi, Haruhisa Inoue

    Annals of Neurology     2021年2月

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    担当区分:筆頭著者   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/ana.26047

  11. Generation of a human induced pluripotent stem cell line, BRCi009-A, derived from a patient with glycogen storage disease type 1a 査読有り 国際誌

    Yukimi Katagami, Takayuki Kondo, Mika Suga, Yuichiro Yada, Keiko Imamura, Ran Shibukawa, Yukako Sagara, Yasue Okanishi, Kayoko Tsukita, Kenji Hirayama, Takumi Era, Haruhisa Inoue

    Stem Cell Research   49 巻   頁: 102095 - 102095   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    Glycogen storage disease type 1a (GSD1a) is an autosomal recessive disorder caused by mutations of the glucose-6-phosphatase (G6PC) gene. Mutations of the G6PC gene lead to excessive accumulation of glycogen in the liver, kidney, and intestinal mucosa due to the deficiency of microsomal glucose-6-phosphatase. Human induced pluripotent stem cells (iPSCs) enable the production of patient-derived hepatocytes in culture and are therefore a promising tool for modeling GSD1a. Here, we report the establishment of human iPSCs from a GSD1a patient carrying a G6PC mutation (c.648G > T; p.Leu216 = ).

    DOI: 10.1016/j.scr.2020.102095

    PubMed

  12. Development of network structure and synchronized firing patterns in dissociated culture of neurons 査読有り

    Atsushi Kayama, Yuichiro Yada, Hirokazu Takahashi

    Electronics and communications in Japan   102 巻 ( 9 ) 頁: 3 - 11   2019年

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    記述言語:英語  

  13. 神経細胞の分散培養系における集団同期発火パターンとネットワーク構造の発達 査読有り

    鹿山 敦至, 矢田 祐一郎, 高橋 宏知

    電気学会論文誌C(電子・情報・システム部門誌)   139 巻   頁: 570 - 578   2019年

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    記述言語:日本語  

  14. Temporal relation between neural activity and neurite pruning on a numerical model and a microchannel device with micro electrode array 査読有り

    Yohei Kondo, Yuichiro Yada, Tatsuya Haga, Yuzo Takayama, Takuya Isomura, Yasuhiko Jimbo, Osamu Fukayama, Takayuki Hoshino, Kunihiko Mabuchi

    BIOCHEMICAL AND BIOPHYSICAL RESEARCH COMMUNICATIONS   486 巻 ( 2 ) 頁: 539 - 544   2017年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACADEMIC PRESS INC ELSEVIER SCIENCE  

    Synapse elimination and neurite pruning are essential processes for the formation of neuronal circuits. These regressive events depend on neural activity and occur in the early postnatal days known as the critical period, but what makes this temporal specificity is not well understood. One possibility is that the neural activities during the developmentally regulated shift of action of GABA inhibitory transmission lead to the critical period. Moreover, it has been reported that the shifting action of the inhibitory transmission on immature neurons overlaps with synapse elimination and neurite pruning and that increased inhibitory transmission by drug treatment could induce temporal shift of the critical period. However, the relationship among these phenomena remains unclear because it is difficult to experimentally show how the developmental shift of inhibitory transmission influences neural activities and whether the activities promote synapse elimination and neurite pruning. In this study, we modeled synapse elimination in neuronal circuits using the modified Izhikevich's model with functional shifting of GABAergic transmission. The simulation results show that synaptic pruning within a specified period like the critical period is spontaneously generated as a function of the developmentally shifting inhibitory transmission and that the specific firing rate and increasing synchronization of neural circuits are seen at the initial stage of the critical period. This temporal relationship was experimentally supported by an in vitro primary culture of rat cortical neurons in a microchannel on a multi-electrode array (MEA). The firing rate decreased remarkably between the 18-25 days in vitro (DIV), and following these changes in the firing rate, the neurite density was slightly reduced. Our simulation and experimental results suggest that decreasing neural activity due to developing inhibitory synaptic transmission could induce synapse elimination and neurite pruning at particular time such as the critical period. Additionally, these findings indicate that we can estimate the maturity level of inhibitory transmission and the critical period by measuring the firing rate and the degree of synchronization in engineered neural networks. (C) 2017 Elsevier Inc. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.bbrc.2017.03.082

    Web of Science

  15. DEVELOPMENT OF NEURAL POPULATION ACTIVITY TOWARD SELF-ORGANIZED CRITICALITY 査読有り

    Yuichiro Yada, Takeshi Mita, Akihiro Sanada, Ryuichi Yano, Ryohei Kanzaki, Douglas J. Bakkum, Andreas Hierlemann, Hirokazu Takahashi

    NEUROSCIENCE   343 巻   頁: 55 - 65   2017年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD  

    Self-organized criticality (SoC), a spontaneous dynamic state established and maintained in networks of moderate complexity, is a universal characteristic of neural systems. Such systems produce cascades of spontaneous activity that are typically characterized by power -law distributions and rich, stable spatiotemporal patterns (i.e., neuronal avalanches). Since the dynamics of the critical state confer advantages in information processing within neuronal networks, it is of great interest to determine how criticality emerges during development. One possible mechanism is developmental, and includes axonal elongation during synaptogenesis and subsequent synaptic pruning in combination with the maturation of GABAergic inhibition (i.e., the integration then fragmentation process). Because experimental evidence for this mechanism remains inconclusive, we studied the developmental variation of neuronal avalanches in dissociated cortical neurons using high density complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) microelectrode arrays (MEAs). The spontaneous activities of nine cultures were monitored using CMOS MEAs from 4 to 30 days in vitro (DIV) at single-cell spatial resolution. While cells were immature, cultures demonstrated random-like patterns of activity and an exponential avalanche size distribution; this distribution was followed by a bimodal distribution, and finally a power-law-like distribution. The bimodal distribution was associated with a large-scale avalanche with a homogeneous spatiotemporal pattern, while the sub sequent power-law distribution was associated with diverse patterns. These results suggest that the SoC emerges through a two-step process: the integration process accompanying the characteristic large-scale avalanche and the fragmentation process associated with diverse middle-size avalanches. (C) 2016 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

    DOI: 10.1016/j.neuroscience.2016.11.031

    Web of Science

  16. Reconstruction of Bursting Activity in Cultured Neuronal Network from State-Space Model and Leader Spatial Activity Pattern 査読有り

    Yuichiro Yada, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi

    ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS IN JAPAN   99 巻 ( 11 ) 頁: 98 - 106   2016年11月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY  

    A small subset of neurons, called leader neurons, has been assumed as the sources of network bursts in dissociated neuronal cultures. In this paper, we proposed a network burst generation model that a network burst is considered as a sequential transition of spatial activity patterns lead by a leader pattern. We recorded spontaneous activities of cultured cortical networks with high-density CMOS-based microelectrode arrays. Spatial patterns were extracted from the high-dimensional recorded data using nonnegative matrix factorization. Then, we hypothesized the state-space model where the leader pattern served as input and the others served as states, respectively. After estimating the model parameters from the learning data, we attempted to restore the activities of test data with the estimated model. As a result, the spatio-temporal patterns in network bursts were successfully reconstructed from the model, suggesting that the leader pattern is a crucial predictor of the network burst. (C). 2016 Wiley Periodicals, Inc.

    DOI: 10.1002/ecj.11905

    Web of Science

  17. State-Dependent Propagation of Neuronal Sub-Population in Spontaneous Synchronized Bursts 査読有り

    Yuichiro Yada, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi

    FRONTIERS IN SYSTEMS NEUROSCIENCE   10 巻 ( 28 )   2016年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:FRONTIERS MEDIA SA  

    Repeating stable spatiotemporal patterns emerge in synchronized spontaneous activity in neuronal networks. The repertoire of such patterns can serve as memory, or a reservoir of information, in a neuronal network; moreover, the variety of patterns may represent the network memory capacity. However, a neuronal substrate for producing a repertoire of patterns in synchronization remains elusive. We herein hypothesize that state dependent propagation of a neuronal sub-population is the key mechanism. By combining high-resolution measurement with a 4096-channel complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) microelectrode array (MEA) and dimensionality reduction with non-negative matrix factorization (NMF), we investigated synchronized bursts of dissociated rat cortical neurons at approximately 3 weeks in vitro. We found that bursts had a repertoire of repeating spatiotemporal patterns, and different patterns shared a partially similar sequence of sub-population, supporting the idea of sequential structure of neuronal sub-populations during synchronized activity. We additionally found that similar spatiotemporal patterns tended to appear successively and periodically, suggesting a state-dependent fluctuation of propagation, which has been overlooked in existing literature. Thus, such a state-dependent property within the sequential sub-population structure is a plausible neural substrate for performing a repertoire of stable patterns during synchronized activity.

    DOI: 10.3389/fnsys.2016.00028

    Web of Science

  18. Dimensionality reduction of massively recorded activity reveals sequential structure and state-dependency in dissociated neurons 査読有り

    Yuichiro Yada, Ryohei Kanzaki, Hirokazu Takahashi

    10th International Meeting on Substrate-Integrated Microelectrode Arrays     2016年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  19. Reservoir computing with dissociated neuronal culture 査読有り

    Hirokazu Takahashi, Shusaku Yasuda, Yuichiro Yada, Ryohei Kanzaki

    10th International Meeting on Substrate-Integrated Microelectrode Arrays     2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  20. 状態空間モデルと先導空間活動パターンによる培養神経回路バースト活動の再構成 査読有り

    矢田祐一郎, 神崎亮平, 高橋宏知

    電気学会論文誌 C(電子・情報・システム部門誌)   135 巻 ( 8 ) 頁: 971 - 978   2015年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1541/ieejeiss.135.971

    Scopus

  21. Identification of diverse synchrony patterns in dissociated cortical culture using Bayesian non-negative matrix factorization 査読有り

    Yuichiro Yada, Takeshi Mita, Ryohei Kanzaki, Douglas J. Bakkum, Hirokazu Takahashi

    2015 7TH INTERNATIONAL IEEE/EMBS CONFERENCE ON NEURAL ENGINEERING (NER)     頁: 344 - 347   2015年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IEEE  

    Synchrony in a neuronal network is not just a spontaneous event but rather a representation of inner information. In this point of view, the variety of synchrony patterns is considered to be related to inner capacity of the network. However, evaluating and comparing the variety of synchrony patterns, especially between different samples or different times, is difficult. In this paper, we proposed to identify the variety of synchrony based on Bayesian model selection. Hypothesizing that globally synchronized activity consists of partial synchrony, we attempted to identify reproducible-spatial pattern bases in spontaneous bursting activities of dissociated cortical cultures using Bayesian non-negative matrix factorization. Neuronal activity was recorded with high-density CMOS electrode arrays. Bayesian treatment provides evidence for selection of the number of bases based on marginal likelihood. We compared model evidence of the activity in juvenile and matured cultures. Our results suggested that the variety of synchrony patterns diversify through maturation.

    DOI: 10.1109/NER.2015.7146630

    Web of Science

  22. Using Simulations to Evaluate Input-Site and Tetanized-Site Specificity of Tetanic Effect on Neuronal Networks 査読有り

    Yuichiro Yada, Tatsuya Haga, Hiroki Miyazako, Yuzo Takayama, Osamu Fukayama, Takayuki Hoshino, Kunihiko Mabuchi

    ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS IN JAPAN   97 巻 ( 8 ) 頁: 72 - 80   2014年8月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL  

    Plasticity of neuronal networks is widely investigated as the basis of learning and stimulus-induced plasticity is one of the remarkable topics. For inducing plasticity and leading a network to a desired state, effective stimuli have to be applied to the network. However, the effect of stimuli on living neuronal networks is difficult to evaluate because of the unsteadiness of the network property. In this paper, we produce a simulated neuronal network and compare the effects of tetanic stimulus at various sites of networks in silico. Using simulation, the tetanic effects can be evaluated irrespective of network transition. We confirmed that the direction of the network plasticity is determined by the tetanized site in the network, and this can be observed only when the proper test-stimulus site is selected. We conclude that this simulation-based approach effectively evaluates the stimulus effect on neuronal networks. (C) 2014 Wiley Periodicals, Inc.

    DOI: 10.1002/ecj.11673

    Web of Science

  23. Estimating stationary functional connection underlying switching-state network activity 査読有り

    Yuchiro Yada, Osamu Fukayama, Takayuki Hoshino, Kunihiko Mabuchi

    9th International Meeting on Substrate-Integrated Microelectrode Arrays     2014年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

  24. シミュレーションを用いた神経回路網可塑的変化のテタヌス刺激位置依存性の検討 査読有り

    矢田祐一郎, 芳賀達也, 宮廻裕樹, 高山祐三, 深山理, 星野隆行, 満渕邦彦

    電気学会論文誌 C(電子・情報・システム部門誌)   133 巻 ( 8 ) 頁: 1485 - 1492   2013年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1541/ieejeiss.133.1485

  25. Lateral and rotational displacement measurement using dual mode reflector and multizeros optical beam 査読有り

    Yuichiro Yada, Toru Kurihara, Shigeru Ando

    2012 PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE (SICE)     頁: 1934 - 1938   2012年

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:SOC INSTRUMENT CONTROL ENGINEERS JAPAN  

    We developed a novel method for displacement measurement of distant target. Both lateral and rotational displacements can be measured with high accuracy using dual mode reflector and a multizeros optical beam. Proposed structure enables us to dissolve the requirement of electrical power supply on a target. Experimental results show that the precision of lateral displacement is approximately 20 mu m and that of rotational displacement is higher than 0.001 deg at 4.1m distance.

    Web of Science

  26. Use of retroreflector and multi-zeros optical beam for remote monitoring of lateral deformation 査読有り

    Toru Kurihara, Yuichiro Yada, Shigeru Ando, Qi Yulan, Emiko Sano, Hajime Naka- jima

    2012 Ninth International Conference on Networked Sensing Systems (INSS)     頁: 1 - 4   2012年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/INSS.2012.6240538

    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/inss/inss2012.html#KuriharaYAYSN12

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書籍等出版物 2

  1. 実験医学2022年9月号

    近藤孝之, 矢田祐一郎, 池内 健, 井上治久( 担当: 分担執筆 ,  範囲: カレントトピックス「iPSコホートを用いた複雑病態を形成する細胞種・表現型ごとの遺伝的背景探索とアルツハイマー病病態の再構成」)

    羊土社  2022年9月  ( ISBN:9784758125598

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    総ページ数:p2216-2342   記述言語:日本語

    CiNii Books

  2. 神経内科Clinical Questions & Pearls パーキンソン病

    矢田 祐一郎, 今村 恵子, 井上 治久( 担当: 分担執筆 ,  範囲: iPS 治療の今後の見通しはどうなっていますか?)

    中外医薬社  2019年1月 

共同研究・競争的資金等の研究課題 9

  1. 異常タンパク質蓄積進行-グリア細胞ネットワーク連関を解明・再現するデータ駆動型数理モデルの開発

    研究課題番号:24wm0625416h0001  2024年10月 - 2027年3月

    脳神経科学統合プログラム(個別重点研究課題) 

    矢田祐一郎, 小峯起

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    担当区分:研究代表者 

  2. シナプス可塑性による情動価変容と共感性制御のダイナミクス解明

    研究課題番号:24wm0625208s0401  2024年9月 - 2030年3月

    脳神経科学統合プログラム(個別重点研究課題) 

    渡部文子, 濱田駿, 阿部学, 矢田祐一郎

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    担当区分:研究分担者 

  3. 連続時間隠れマルコフモデルとiPS細胞技術を用いた神経変性疾患進行の予測

    研究課題番号:23K16994  2023年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    矢田祐一郎

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    担当区分:研究代表者 

  4. Cross Realityへ生命知能を繋ぐメタブレインチップ

    2023年4月 - 2026年3月

    善き未来をひらく科学技術  善き未来をひらく科学技術

    井上治久、今村恵子、矢田祐一郎

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    担当区分:研究分担者 

  5. 脆弱X症候群モデル神経細胞における活動パターンの多様性とその応用

    研究課題番号:19K20683  2019年4月 - 2022年3月

    科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    矢田 祐一郎

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    脆弱X症候群(FXS)は遺伝性疾患で、学習障害やワーキングメモリ機能の低下などの認知障害を生じる。しかし、そのメカニズムは未だ詳しくは分かっていない。本研究では、脆弱X症候群の神経細胞集団では活動パターンに異常が生じているという仮説を立て、脆弱X症候群患者iPS細胞由来の神経細胞の活動を計測・解析することで検証する。また、活動パターンを改善しうる薬剤の探索をすることを目指している。
    今年度は本研究課題の初年度として、脆弱X症候群患者由来iPS細胞株の樹立と神経細胞の誘導、そしてその細胞が脆弱X症候群細胞としての遺伝子型・表現型を示すことを確認した。脆弱X症候群患者から作製したiPS細胞から神経細胞を分化誘導した。脆弱X症候群では、X染色体の責任遺伝子FMR1領域に存在するCGGリピートの長さが200リピート以上に延長していることが知られている。(通常は40リピート未満)。使用した患者細胞がこの条件を満たすかどうか、PCRに基づく手法でリピート長を確認した。また、脆弱X症候群では、FMR1プロモータのメチル化が生じ、その転写・翻訳が行われなくなる。樹立したiPS細胞およびそこから誘導した神経細胞に対して、qPCRおよびウェスタンブロッティングを実施し、転写物のFMR1 mRNAおよび翻訳物FMRPの産生減少を確認した。上記から、準備した細胞が脆弱X症候群の疾患モデル細胞として使用するために必要な遺伝子型・表現型を持つことが確認できたため、電気生理的な特徴の確認に移る。

  6. Deep learningによる神経変性画像解析の研究

    研究課題番号:18K18452  2018年6月 - 2021年3月

    科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    井上 治久, 近藤 孝之, 矢田 祐一郎

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    担当区分:研究分担者 

    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

    神経細胞が機能障害から細胞死に至る神経変性疾患では、神経細胞が神経細胞死により消失してしまう以前の治療法開発のために、早期病変の病態の解明が必要である。神経変性疾患患者より作製した人工多能性幹細胞 (induced Pluripotent Stem cell; iPS細胞)から作製した神経細胞を用いたin vitroの疾患モデルは、病態解明や創薬研究に利用されているが、これらのモデルにおいては、神経細胞死に伴う神経細胞の明らかな形態異常が出現する以前の、超早期病変は、通常の画像解析方法では検出できない。iPS細胞を用いたin vitroの疾患モデルでは、神経細胞の誕生から細胞死までを、画像情報として入手できる利点があり、本研究では、神経変性疾患患者から樹立したiPS細胞を用いて神経細胞を作製し、神経細胞から得られる膨大な画像情報を収集する。この情報を数千次元の解析が可能なdeep learningで学習することで、通常の解析では検出できない超早期の病的変化の同定を試みる。
    一昨年度は、iPS細胞を用いて作製した神経細胞細胞画像をdeep learningによる識別の対象とした。この実験の中ではその神経細胞が神経細胞死を生じるのか、生じないのかヒトの眼では予測できないが、deep learningにより、あらかじめ画像を学習しておくことにより、新たな画像の神経細胞死予測確率に関するパイロット実験を行い、予想に近い結果を得た。本年度は、検体数を増やして、実施し、パイロット実験とほぼ同様の結果を得た。

  7. iPS細胞由来神経細胞でつくるin vitroワーキングメモリモデル

    研究課題番号:17H07358  2017年8月 - 2019年3月

    科学研究費助成事業 研究活動スタート支援  研究活動スタート支援

    矢田 祐一郎

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2860000円 ( 直接経費:2200000円 、 間接経費:660000円 )

    本研究では、細胞集団に電気刺激を与えることによるワーキングメモリ指標評価方法の開発を目標とした。マウスiPS細胞、及びヒトiPS細胞から分化した神経細胞を用いて、多点電極アレイ上に培養することで、細胞集団に対して電気刺激を与えられる実験系を構築し、対象とした細胞で電気刺激実験に適した培養日数等の条件検討を実施した。また、実際に電気刺激パターンを与え、応答を計測した。

  8. 培養神経回路のバイオ・コンピュテーションを実現する高解像度神経インターフェース

    研究課題番号:14J10399  2014年4月 - 2017年3月

    科学研究費助成事業 特別研究員奨励費  特別研究員奨励費

    矢田 祐一郎

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:2500000円 ( 直接経費:2500000円 )

    本研究は、高解像度計測刺激インターフェースを利用して培養神経回路の活動を計測し、柔軟で効率的な神経情報処理原理解明を目指した。特に、外部環境と関りを持たない神経回路で自律的に生まれてくる自発同期発火時空間パターンの意義に着目した。本年度は、昨年度までに得られた研究結果を、査読付き学術論文誌論文、及び博士学位論文としてまとめた。
    ・発達を通して多様な活動が生まれる過程の観測
    神経活動の多様性がどのような過程を経て培養神経回路に備わるのかを知るために、培養神経回路の発達過程を経時的に観測した。その結果、同期規模分布が指数分布(培養4-6日目頃)、二峰性分布(培養7-10日目頃)を示す時期を経て、最終的にべき分布を示すことがわかった。べき分布は多様性の指標と考えられている。また、二峰性分布を示すとき神経回路は一様な時空間パターンを伴う特徴的な大規模同期を示すのに対し、べき分布を示すときは多様な時空間パターンを示した。実験は昨年度実施し、本年度は結果をまとめて査読付き論文誌に投稿し、掲載された。
    ・ 自発活動と外部刺激応答との関連性
    神経回路に自発的に生まれる時空間パターンが記憶として動作し得るか調べるため、外部から電気刺激を与えて誘発した誘発時空間パターンと自発時空間パターンを比較した。自発時空間パターンと誘発時空間パターンに対して次元削減法を適用し、低次元空間内の軌道として表すと、誘発軌道は自発軌道の一部と類似した。これは、神経回路が自発時空間パターンに対して外部入力を割り当てて表現することを示し、「記憶の座」とも呼べる神経活動は自律的に生み出されることを示唆する。本年度は昨年度の予備的結果を進めて実験・解析を実施した。まとめた結果を2017年度中に査読付き論文誌に投稿予定である。長期的刺激を加えた場合の自発・誘発時空間パターン変化を調べることは今後の課題である。

  9. 数理シミュレーションによる神経細胞ネットワーク制御のための電気刺激アルゴリズムの開発及びその培養神経細胞系への応用

    研究課題番号:25-219  2013年4月 - 2014年3月

    笹川科学研究助成  笹川科学研究助成

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    担当区分:研究代表者 

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学術貢献活動 2

  1. 学術の動向 特集: Disability Inclusive Academia─障害のある人々の視点は科学をどう変えるか─ / 難聴・難病と共に生きる研究者の一例

    日本学術協力財団  2022年10月

  2. 日本学術会議 公開シンポジウム 「生命科学分野におけるジェンダー・ダイバーシティ」第3回「Disability Inclusive Academia:障害のある人々の視点は科学をどう変えるか」

    日本学術会議  2022年3月

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    種別:大会・シンポジウム等