Research Topics

Main Thema：
数理モデルやコンピュータシミュレーションを用いた、様々な現象（自然現象・生命現象・人間の感性）に現れる複雑なダイナミクスの理解

複雑な時空間パターンの数理モデリングと制御の研究

化学反応によって波や渦のような模様が自然に現れる「BZ反応」や、多数の振動子が互いに影響し合うことで起こる同期現象を対象に、複雑な時空間パターンを数学的に解析する研究です。コンピュータシミュレーションや理論解析、実験を組み合わせながら、自然界に見られるパターン形成の仕組みを調べています。

従来の研究では、比較的単純な構造をもつモデルが中心でした。本研究では、離れた場所同士が影響し合う「非局所的な結合」を含む複雑なネットワークを扱っています。こうした研究は、群ロボットの協調制御や、生体の仕組みを利用した新しい計算技術の理解につながることが期待されています。

関連論文・記事

Kota Ohno, Toshiyuki Ogawa, Nobuhiko J. Suematsu, Competition between global feedback and diffusion in coupled Belousov-Zhabotinsky oscillators, Physical Review E 99(1), 012208 (2019) doi: 10.1103/PhysRevE.99.012208

皮膚構造の数理モデリングと疾患・治癒プロセスの解析

皮膚の表面にある「表皮」では、細胞が増えたり移動したりすることで、健康な状態が保たれています。このような性質を生物の「恒常性」と呼びます。本研究では、細胞の増殖や動き、表皮を支える基底膜の変化を数式やコンピュータシミュレーションで表現し、傷が治る仕組みや表皮が恒常性を保つ条件、状態変化を解析しています。

従来の皮膚研究では、細胞実験や顕微鏡観察が中心で、多くの時間やコストが必要でした。また、体内で起きている細胞の動きを長時間詳しく観察することは簡単ではありませんでした。本研究ではシミュレーションを利用することで、さまざまな条件での皮膚の変化を効率よく再現でき、将来的には医療や化粧品開発への応用が期待されます。

関連論文・記事

Kota Ohno, Yasuaki Kobayashi, Masaaki Uesaka, Takeshi Gotoda, Mitsuhiro Denda, Hideyuki Kosumi, Mika Watanabe, Ken Natsuga, Masaharu Nagayama, A computational model of the epidermis with the deformable dermis and its application to skin diseases, Scientific Reports 11(1)  (2021) doi: 10.1038/s41598-021-92540-1

Junichi Kumamoto, Koji Fujimoto, Yasuaki Kobayashi, Kota Ohno, Masaharu Nagayama, Mitsuhiro Denda, Substrate membrane bearing close‐packed array of micron‐level pillars incrassates air‐exposed three‐dimensional epidermal equivalent model, Skin Research and Technology 27(5) (2021) doi: 10.1111/srt.13035

Yu Fujimura, Mika Watanabe, Kota Ohno, Yasuaki Kobayashi, Shota Takashima, Hideki Nakamura, Hideyuki Kosumi, Yunan Wang, Yosuke Mai, Andrea Lauria, Valentina Proserpio, Hideyuki Ujiie, Hiroaki Iwata, Wataru Nishie, Masaharu Nagayama, Salvatore Oliviero, Giacomo Donati, Hiroshi Shimizu, Ken Natsuga, Hair follicle stem cell progeny heal blisters while pausing skin development, EMBO reports 22(7)  (2021) doi: 10.15252/embr.202050882

週間 医学のあゆみVol.279 No.3
数理科学と医学・生命科学の連携――皮膚科学との連携を例として……長山雅晴
(URL: https://www.ishiyaku.co.jp/magazines/ayumi/AyumiBookDetail.aspx?BC=927903)

2021年6月25日 日本経済新聞電子版
北大と中央大、皮膚疾患の病態再現を目指した表皮モデルを計算機上に構築
(URL: https://www.nikkei.com/article/DGXLRSP613261_V20C21A6000000/)

2021年6月24日 プレスリリース
皮膚疾患の病態再現を目指した表皮モデルを計算機上に構築〜数理モデリングを用いた新しい皮膚疾患治療方法への応用に期待～
北海道大学，中央大学，科学技術振興機構 共同リリース
(中大URL: https://www.chuo-u.ac.jp/aboutus/communication/press/2021/06/55136/)

人間の「不安感」を表現する数理モデルの構築

人の「不安」という心理状態を、アレルギー反応の仕組みに例えて数式で表現する研究です。不安を引き起こす情報や出来事に対して、人の心がどのように反応し、不安感がどのように増減していくのかを数式(数理モデル)で表現しています。

従来の心理評価はアンケートや面談が中心で、主観的な評価に頼る部分が大きいという課題がありました。本研究では、不安感の変化を数理モデルとして扱うことで、不安の高まり方や変化のパターンを客観的に解析できる可能性があります。将来的には、メンタルヘルスの状態変化を早期に検知する技術への応用も期待されます。

関連論文・記事

Kota Ohno, Kunio Shimizu, Satoshi Fukuda, Hiroko Shoji, A Differential Equation Model of Anxiety and Habituation Based on Allergic Responses and Its Computational Simulation Using Real-World Social Data, Preprint (engrXiv)  (2026) https://doi.org/10.31224/7771

Kota Ohno and Hiroko Shoji, Mathematical modeling of KANSEI dynamics for anxiety based in allergy model, 2023 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics (SMC) , pp. 4581-4586 (2023) doi: 10.1109/SMC53992.2023.10394431