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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Holism in neuroscience: Large-scale recording and simulation

Administrative Group

Project AreaHolism in neuroscience: Large-scale recording and simulation
Project/Area Number 21H05134
Research InstitutionTokyo Medical and Dental University

Principal Investigator

平 理一郎  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (80712299)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 堤 新一郎  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 副チームリーダー (20862676)
五十嵐 潤  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 上級研究員 (60452827)
森 裕紀  早稲田大学, 次世代ロボット研究機構, 客員主任研究員 (80610849)
Project Period (FY) 2021-08-23 – 2024-03-31
Keywords神経活動大規模データ / 大規模シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本領域総括班は、4つの計画班の相互連携を加速することを目的としている。具体的には本年度は様々な分野の演者を全体性セミナーに招き、3時間程度の時間をとって徹底的に議論するという活動をひと月に一回ほどのペースで行った。演者は実験神経科学または計算論的神経科学の著名な若手研究者がほとんどであったが、分子生物学、AIや生物物理学が専攻の演者も招き、全体性概念の拡大を図るとともに、全体性領域の今後の展開を見据えた議論を活発化した。今年度もオンライン開催となったが、班会議においてアドバイザーをお招きし、各班の進捗状況や連携体制を報告し、今後の研究の方針等につきアドバイスをいただいた。研究実績については、ホームページとTwitterにおいて報告した。領域の概要を含む講演を領域代表の平がMotor control研究会において行った。理論班A03,04のデータと計算資源、スクリプトの共有が進み、脳と身体のシミュレーションの連携が可能となりつつある。A01班でもA03班のノウハウを借りて中規模なシミュレーションを開発した。これらの実績は主に学会におけるポスター発表の形にまでまとめることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実績に示したように、本領域は活発な意見交換と情報共有、ならびに全体性セミナーにおける様々な分野の著名研究者との徹底的な議論を継続している。また主に理論班の2チームが脳と身体のシミュレーションの統合に向けて具体的に成果をあげつつある。これらのことから本年度はおおむね順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

本領域は2023年度で計画最終年度となる。これまで同様積極的な外部研究者との交流・議論を行いつつ、連携研究の成果を学会発表や論文にて発表し、世間一般に周知することが本領域総括班の今後の狙いとなる。

  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Open Access: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results)

  • [Journal Article] Working memory-based and -free reward prediction in a dual dopamine system in the basal ganglia2023

    • Author(s)
      Yoshizawa Tomohiko、Miyamura Yuuto、Ochi Yuta、Hira Riichiro、Funahashi Makoto、Sakai Yutaka、Cui Yilong、Isomura Yoshikazu
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 0 Pages: 1-32

    • DOI

      10.1101/2023.03.06.531239

    • Open Access
  • [Journal Article] Visual Spatial Attention and Proprioceptive Data-Driven Reinforcement Learning for Robust Peg-in-Hole Task Under Variable Conditions2023

    • Author(s)
      Yasutomi Andre Yuji、Ichiwara Hideyuki、Ito Hiroshi、Mori Hiroki、Ogata Tetsuya
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 8 Pages: 1834~1841

    • DOI

      10.1109/LRA.2023.3243526

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Deep Active Visual Attention for Real-Time Robot Motion Generation: Emergence of Tool-Body Assimilation and Adaptive Tool-Use2022

    • Author(s)
      Hiruma Hyogo、Ito Hiroshi、Mori Hiroki、Ogata Tetsuya
    • Journal Title

      IEEE Robotics and Automation Letters

      Volume: 7 Pages: 8550~8557

    • DOI

      10.1109/LRA.2022.3187614

  • [Presentation] 大脳基底核の二重ドーパミン系による作業記憶依存性・非依存性の報酬予測2023

    • Author(s)
      吉澤 知彦, 宮村 裕人, 越智 祐太, 平 理一郎, 舩橋 誠, 酒井 裕, 崔 翼龍, 礒村 宜和
    • Organizer
      日本生理学会 第100回記念大会(京都国際会議場, 京都)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A multi-reservoir model enabling flexible behavior based on the presence of rule without reorganization of neural circuits2023

    • Author(s)
      宮村 裕人, 吉澤 知彦, 平 理一郎, 礒村 宜和
    • Organizer
      日本生理学会 第100回記念大会(京都国際会議場, 京都)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-throughput mapping of multi-synaptic functional pathways from the cerebrum to the SNr2023

    • Author(s)
      杉野 光, 吉田 達見, 礒村 宜和, 平 理一郎
    • Organizer
      日本生理学会 第100回記念大会(京都国際会議場, 京都)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-house manufacture of Diesel2p mesoscope and demonstration of large field-of-view two-photon calcium imaging during a conditioning task2023

    • Author(s)
      今村 文哉, 今村 啓人, 池田 大雄, 礒村 宜和, 平 理一郎
    • Organizer
      日本生理学会 第100回記念大会(京都国際会議場, 京都)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] げっ歯類の大脳皮質-大脳基底核-小脳回路を用いた中規模スパイ キングニューラルネットワークモデルの構築2023

    • Author(s)
      山本 日菜子, 五十嵐 潤, 礒村 宜和, 平 理一郎
    • Organizer
      日本生理学会 第100回記念大会(京都国際会議場, 京都)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Working memory-based and -free reward prediction in dual dopamine system of the basal ganglia2023

    • Author(s)
      Tomohiko Yoshizawa, Yuuto Miyamura, Yuta Ochi, Riichiro Hira, Makoto Funahashi, Yutaka Sakai, Yilong Cui, Yoshikazu Isomura
    • Organizer
      脳と心のメカニズム冬のワークショップ2023(北海道ルスツ) 2023年1月6日
  • [Presentation] Thalamo-cortical circuit mechanisms responsible for cognitive dysfunctions in psychiatric disorders.2023

    • Author(s)
      S, Tsutsumi and A, Hayashi-Takagi
    • Organizer
      第100回生理学会
  • [Presentation] 遺伝子発現パターンを用いた実験用マウス筋骨格モデルの開発2022

    • Author(s)
      太田聡史、吉木淳、森裕紀、平理一郎、姫野龍太郎、横田秀夫
    • Organizer
      日本人類学会
  • [Presentation] High-throughput mapping of multi-synaptic functional pathways from the cerebrum to the cerebellum and basal ganglia.2022

    • Author(s)
      R. Hira, T. Yoshida, H. Sugino, Y. Isomura
    • Organizer
      4th UK-JPN neuroscience symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 大脳ー小脳連関と大脳ー基底核連関の連関2022

    • Author(s)
      平 理一郎
    • Organizer
      次世代脳シンポジウム
  • [Presentation] A neuronal basis underlying reward prediction based on hidden task rules2022

    • Author(s)
      Yoshizawa. T., Miyamura Y., Ochi Y., Hira R., Funahashi M., Sakai Y., Cui Y., Isomura Y.
    • Organizer
      日本神経科学学会 Neuro 2022
  • [Presentation] Guided Visual Attention Model Based on Interactions Between Top-down and Bottom-up Prediction for Robot Pose Prediction2022

    • Author(s)
      Hiruma Hyogo、Mori Hiroki、Ito Hiroshi、Ogata Tetsuya
    • Organizer
      48th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society(国際学会)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] モダリティ注意による深層予測学習の解釈性とノイズロバスト性の向上2022

    • Author(s)
      一藁秀行, 伊藤洋, 山本健次郎, 森裕紀, 尾形哲也
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクスメカトロニクス講演会
  • [Presentation] 深層予測動的注意モデルによる道具身体化:身体と道具に関わらない「エンドエフェクタ」注意モジュールの創発2022

    • Author(s)
      森 裕紀、昼間 彪吾、伊藤 洋、尾形 哲也
    • Organizer
      NEURO2022
  • [Presentation] Contact-Rich Manipulation of a Flexible Object based on Deep Predictive Learning using Vision and Tactility2022

    • Author(s)
      Ichiwara Hideyuki、Ito Hiroshi、Yamamoto Kenjiro、Mori Hiroki、Ogata Tetsuya
    • Organizer
      2022 International Conference on Robotics and Automation (ICRA)(国際学会)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cerebello-thalamo-prefrontal circuits responsible for cognitive dysfunction in psychiatric disorders2022

    • Author(s)
      S, Tsutsumi and A, Hayashi-Takagi
    • Organizer
      第45回日本神経科学大会
  • [Presentation] Thalamo-prefrontal circuit mechanisms responsible for cognitive dysfunction in psychiatric disorders2022

    • Author(s)
      S, Tsutsumi and A, Hayashi-Takagi
    • Organizer
      JP-UK Neuroscience Symposium
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 精神疾患の認知障害に関わる視床-前頭前野回路基盤2022

    • Author(s)
      堤新一郎
    • Organizer
      次世代脳シンポジウム
  • [Presentation] A Spiking Neural Network Simulation of Layered Sheet of Cortico-Cerebello-Thalamic Circuit at Human-Scale2022

    • Author(s)
      Igarashi J. Yamazaki T., Yamaura H., Nomura K. , Sun Z, Gutierrez C., and Doya K.
    • Organizer
      Neuroscience2022
  • [Presentation] Temporal blocking method using minimum signal transmission delay and parallelization of summing input signals using spatial connectivity pattern for layered sheet types of spiking neural networks2022

    • Author(s)
      Igarashi J. Yamazaki T., Yamaura H., Nomura K
    • Organizer
      Neuro2022
  • [Presentation] 富岳を用いたげっ歯類全脳規模大脳皮質―小脳―視床神経回路シミュレーション2022

    • Author(s)
      五十嵐 潤
    • Organizer
      次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム
  • [Presentation] ペタフロップスからエクサスケールのスーパーコンピュータによる大規模神経回路シミュレーション2022

    • Author(s)
      五十嵐 潤
    • Organizer
      九州工業大学生命体工学研究科セミナー
  • [Presentation] ヒト規模大脳皮質―小脳ー視床神経回路シミュレーション2022

    • Author(s)
      五十嵐 潤
    • Organizer
      アクセラレーション技術発表討論会

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Published: 2025-12-26  

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