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リアリスティック数理モデルの破壊を通じた、認知―脳相関における因果性の解明

Research Project

Project/Area Number 11J08652
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Sensitivity informatics/Soft computing
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

下野 昌宣  東京大学, 大学院 教育学研究科, 特別研究員(PD) (30552137)

Project Period (FY) 2011 – 2014-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Keywordsネットワーク / 知覚 / 皮質-皮質下 / 細胞密密度 / 非一様性 / マクロ-ミクロ / 人-動物 / ミクロとマクロ / 数理モデル / 多義知覚 / Diffusion Tensor / Multi Electrode Array / 多電極アレイ / Criticality / DTI / fMRI / MEG
Research Abstract

・第一に、Diffusion Tensor Imaging(DTI)で計測した脳構造画像から、全脳84の脳領域をつなぐネットワークを再構成し、両眼視野闘争と呼ばれる多義図形における知覚交代の安定性の個人差に関与が深いと考えられるネットワークを抽出した。その結果、皮質下構造は知覚の安定化に、皮質構造は知覚の不安定化に寄与しているという大局的な特性が明らかとなった【雑誌論文2】。本プロジェクトに関連して重要な点は、(1)全脳の脳構造ネットワークを作成している点、(2)知覚との関連性を示した点、(3)皮質下組織も含めた評価に成功している点 である。この発表論文は、雑誌内での"Most Read article"のランキングに入った。
・第二に、本年度中、サルの皮質における細胞密度分布の非一様性とネットワーク構造の関係性を示した研究を英文学会誌に発表した【雑誌論文1】。各脳領域にある細胞密度の非一様性を考慮することは、シミュレーションの成否を大きく左右すると予想されている。そのために必要な情報を活かして明確な進展をあった点が本プロジェクトにおいて重要である。少し付け加えると、現状、DTIでは向き付けのない構造ネットワークしか得られないが、サルの脳では向き付けのあるネットワークの情報がすでに得られている。その第一の成果の方針における不足を補完する役割を担う事を意識している。
・最後に、数十μmスケールのミクロ回路の研究が予想外な形で進展し、その回路がロバストに示す特性の解明, 確かさの検証、深化が進んだ【学会発表4】。解明されたミクロ回路の情報を加える事により、プロジェクト開始以前から想定していた脳のマクロなネットワークの研究だけでは到達できないシミュレーションの質の向上を実現可能となる。本研究では、ラットもしくはマウスの脳を用いた。ヒトでは得られない情報を動物実験から補完するという方向において、研究のフレームを大きく育てる意味でも極めて重要である。近々、多くの成果を世の中に発表できるであろう。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (20 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] Non-uniformity of cell density and networks in the monkey brain2013

    • Author(s)
      M. Shimono
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 2541-2541

    • DOI

      10.1038/srep02541

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global mapping of the whole-brain network underlining binocular rivalry2013

    • Author(s)
      M. Shimono, K. Niki
    • Journal Title

      Brain Connectivity

      Volume: 3 Issue: 2 Pages: 212-221

    • DOI

      10.1089/brain.2012.0129

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Global mapping of the whole-brain network under 1ining binocular rivalry.2013

    • Author(s)
      M. Shimono、K. Niki
    • Journal Title

      Brain Connectivity

      Volume: (in press)

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Universal Cri tical Dynamics in High Resolution Neuronal Avalanche Data.2012

    • Author(s)
      J N. Friedman, S. I to, B. A. W. Brinkman、M. Shi mono, R. E. L. DeVille, K. A. Dahmen, J. M. Beggs, T. C. Butler
    • Journal Title

      Physical Review Letter

      Volume: 108 Pages: 208102-208106

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Brain Structural Hub of Interhemispheric Information Integration for Visual Motion Perception2012

    • Author(s)
      Masanori Shimono, Hiroaki Mano, Kazuhisa Niki
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 22(2) Issue: 2 Pages: 337-344

    • DOI

      10.1093/cercor/bhr108

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MEG feature selection for motion prediction2011

    • Author(s)
      L.Qi, K.Amano, M.Shimono, T.Takeda
    • Journal Title

      J Jpn Biomag Bioelectromag Soc

      Volume: 22(2) Pages: 3-10

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A manipulative approach to neural dynamics by combined TMS-EEG2011

    • Author(s)
      K.Kitajo, Y.Nakagwa, Y.Uno, R.Miyota, M.Shimono, K.Yamanaka, Y.Yamaguchi
    • Journal Title

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III)

      Volume: (in press)

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The network topology of functional and structural neuronal networks.2013

    • Author(s)
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • Organizer
      Gill symposium 2013
    • Place of Presentation
      Indiana University (Indiana, USA)
    • Year and Date
      2013-09-25
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 知覚交代の背景にある全脳ネットワーク2013

    • Author(s)
      下野昌宜, 仁木和久
    • Organizer
      第15回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京都文京区)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Global Structural Brain Network underlining Binocular Rivalry.2013

    • Author(s)
      M. Shimono, K. Niki
    • Organizer
      Organization for Human Brain Mapping 2013
    • Place of Presentation
      Washington State Convention Center (Seattle, USA)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Global Brain Network underlining Binocular Rivalry.2013

    • Author(s)
      M. Shimono, K. Niki
    • Organizer
      NeuroInformatics 2013
    • Place of Presentation
      Karolinska Institutet (Stockholm, Sweden)
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      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Global Structural Brain Network underlining for Binocular Rivalry.2013

    • Author(s)
      M. Shimono, K. Niki
    • Organizer
      Organization for Human Brain Mapping 2013
    • Place of Presentation
      Sea tie, CA, USA
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 知覚交代の背景にある全脳ネットワーク2013

    • Author(s)
      下野昌宣, 仁木和久
    • Organizer
      第15回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • Place of Presentation
      東京, 日本
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Criticality in Neuronal Networks.2013

    • Author(s)
      N. Friedman, S. Ito, B. A. W. Brinkman, M. Shimono, R. E. L. Devillie, J. M. Beggs, K. A. Dahmen, T. C. Butler
    • Organizer
      American Physical Society Meeting 2012
    • Place of Presentation
      Boston, MA, USA
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Default network topology of local neuronal circuit.2012

    • Author(s)
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • Organizer
      Brain Connectivi ty Workshop 2012
    • Place of Presentation
      Chengdue, China
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Universal principles of topology governing both of structural and effective connectivity.2012

    • Author(s)
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • Organizer
      Neuroinformatics 2012
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Universal principles of topology governing both of structural and effective connectvity.2012

    • Author(s)
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • Organizer
      Bernstein Conference 2012
    • Place of Presentation
      Munich, Germany
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Criticality in Neuronal Networks2012

    • Author(s)
      N.Friedman, S.Ito, B.A.W.Brinkman, M.Shimono, R.E.L.Deville, J.M.Beggs, K.A.Dahmen, T.C.Butler
    • Organizer
      American Physical Society Meeting 2012
    • Place of Presentation
      U.S.A., Boston
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Spontaneous spike-trains reflect the detailed topological property of the structural neuronal network2011

    • Author(s)
      下野昌宣, John M.Beggs
    • Organizer
      日本神経回路学会第21回全国大会
    • Place of Presentation
      OIST(沖縄県)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] メゾスコピックな神経活動と神経ネットワーク構造2011

    • Author(s)
      下野昌宣, John M.Beggs
    • Organizer
      第34回日本神経科学学会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Diffusion Tensor Imagingに見られる視床の構造と多義図形知覚2011

    • Author(s)
      下野昌宣, 眞野博彰, 仁木和久
    • Organizer
      Systems Neurobiology Spring School 2011
    • Place of Presentation
      コープイン京都(京都府)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 自発活動の位相リセットの大域的伝搬の状態依存性2011

    • Author(s)
      北城圭一, 中川佑美, 宇野裕, 御代田亮平, 下野昌宣, 山中健太郎, 山口陽子
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Subcortical network for bihemisperic integration of visual perception2011

    • Author(s)
      M.Shimono, H.Mano, K.Niki
    • Organizer
      Neuroscience 2011
    • Place of Presentation
      U.S.A., Washington DC
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Conmunity structure embedded in neuronal network2011

    • Author(s)
      M.Shimono, J.M.Beggs
    • Organizer
      NOLTA 2011
    • Place of Presentation
      神戸市産業振興センター(兵庫県)(招待講演)
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      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Functional modulation of power-low distribution and the neuronal basis2011

    • Author(s)
      M.Shimono
    • Organizer
      SIAM conference on Applications of Dynamical Systems
    • Place of Presentation
      U.S.A., Utah(招待講演)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] A manulative approach to neural dynamics by combined TMS-EEG2011

    • Author(s)
      K.Kitajo, Y.Nakagwa, Y.Uno, R.Miyota, M.Shimono, K.Yamanaka, Y.Yamaguchi
    • Organizer
      ICCN 2011
    • Place of Presentation
      ヒルトンニセコ(北海道)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Participant-dependent feature selection for MEG-based BCI application2011

    • Author(s)
      L.Qi, K.Amano, M.Shimono, T.Takeda
    • Organizer
      Neuroscience 2011
    • Place of Presentation
      U.S.A., Washington DC
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks] 申請者の個人ホームページ

    • URL

      http://masanorishimono.web.fc2.com/nori_home_j2.html

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.frontiersin.org/people/MasanoriShimono/45414

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.researchgate.net/profile/Masanori_Shimono/

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://online.liebertpub.com/doi/abs/10.1089/brain.2012.0129

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://prl.aps.org/abstract/PRL/v108/i20/e208102

    • Related Report
      2012 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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