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階層的な動的ネットワークの構築

計画研究

研究領域非線形発振現象を基盤としたヒューマンネイチャーの理解
研究課題/領域番号 15H05876
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関東京大学

研究代表者

森田 賢治  東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 准教授 (60446531)

研究分担者 郡 宏  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (80435974)
永瀬 麻子  鳥取大学, 医学部, 特別研究員(PD) (40826658)
藤澤 茂義  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, チームリーダー (20589395)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
79,690千円 (直接経費: 61,300千円、間接経費: 18,390千円)
2019年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2018年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2017年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2016年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2015年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
キーワード階層性 / 同期現象 / 神経回路 / 数理モデル / 生理学 / 電気生理学
研究成果の概要

本研究における主な成果は以下の(i)~(iv)である。(i)代表者森田グループは、忘却(減衰)を含む強化学習・大脳皮質基底核-ドーパミン系のモデルの解析により、モチベーションに関わる背景機構を提案するなどの成果を得た。(ii)分担者郡グループは、階層的な振動子ネットワークの数理モデルを構築し、その機能を解析した。(iii)分担者藤澤グループは、動物が出来事の経験や社会性行動を行うとき、その情報処理において海馬オシレーションが重要な役割を果たすことを解明した。(iv)分担者永瀬グループは、認知的負荷と時間の無意識下の意思決定を調べた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

上記主な成果(i)~(iv)の意義は以下の通りである。(i)の成果は、モチベーションの、価値学習・価値に基づく意思決定の神経機構を踏まえた理解に貢献し得ると考える。(ii) の成果は、時差ボケなどの人間の運動・活動において、振動子ネットワークの階層的構造が果たす役割について理論的に洞察を与えた。(iii) の成果は、脳における記憶形成におけるネットワーク・オシレーションの役割の解明に大きく貢献するものである。(iv)の成果により、認知的負荷に基づく意思決定と時間との関係への理解が深まった。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 4件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 13件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 8件、 招待講演 7件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Saint Louis University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ユーリッヒ総合研究機構(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Forschungszentrum Juelich(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] A Dual Role Hypothesis of the Cortico-Basal-Ganglia Pathways: Opponency and Temporal Difference Through Dopamine and Adenosine2019

    • 著者名/発表者名
      Kenji Morita, Yasuo Kawaguchi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 12 ページ: 111-111

    • DOI

      10.3389/fncir.2018.00111

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Threshold-varying integrate-and-fire model reproduces distributions of spontaneous blink intervals2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Nomura,Ying-Zong Liang,Kenji Morita,Kantaro Fujiwara and Tohru Ikeguchi
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 13 号: 10 ページ: 0306258-0306258

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0206528

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Partial synchronization of relaxation oscillators with repulsive coupling in autocatalytic integrate-and-fire model and electrochemical experiments2018

    • 著者名/発表者名
      H. Kori, I.Z. Kiss, S. Jain, J.L. Hudson
    • 雑誌名

      Chaos

      巻: 28 号: 4 ページ: 45111-45111

    • DOI

      10.1063/1.5022497

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neural Mechanisms for Adaptive Learned Avoidance of Mental Effort2018

    • 著者名/発表者名
      Asako Mitsuto Nagase, Keiichi Onoda, Jerome Clifford Foo, Tomoki Haji, Rei Akaishi, Shuhei Yamaguchi, Katsuyuki Sakai, and Kenji Morita
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 38 号: 10 ページ: 2631-2651

    • DOI

      10.1523/jneurosci.1995-17.2018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Neural Circuit Mechanism for the Involvements of Dopamine in Effort-Related Choices: Decay of Learned Values, Secondary Effects of Depletion, and Calculation of Temporal Difference Error2018

    • 著者名/発表者名
      Kenji Morita and Ayaka Kato
    • 雑誌名

      eNeuro

      巻: eNeuro 2018 号: 1 ページ: 0021-18

    • DOI

      10.1523/eneuro.0021-18.2018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spatial representations of self and other in the hippocampus2018

    • 著者名/発表者名
      Danjo Teruko、Toyoizumi Taro、Fujisawa Shigeyoshi
    • 雑誌名

      Science

      巻: 359 号: 6372 ページ: 213-218

    • DOI

      10.1126/science.aao3898

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A reduced cell-based phase model for tissue polarity alignment through global anisotropic cues2017

    • 著者名/発表者名
      Kaori Sugimura, H. Kori
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 17466-17466

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17611-8

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temporal and rate coding for discrete event sequences in the hippocampus.2017

    • 著者名/発表者名
      Terada S, Sakurai Y, Nakahara H, Fujisawa S.
    • 雑誌名

      Neuron

      巻: 94 号: 6 ページ: 1248-1262

    • DOI

      10.1016/j.neuron.2017.05.024

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Segmentation Genes Enter an Excited State2017

    • 著者名/発表者名
      A. Isomura, H. Kori, R. Kageyama
    • 雑誌名

      Developmental cell

      巻: 43(2) 号: 2 ページ: 121-123

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2017.10.008

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition of phase response properties and singularity in the circadian limit cycle of cultured cells2017

    • 著者名/発表者名
      Koinuma Satoshi、Kori Hiroshi、Tokuda Isao T.、Yagita Kazuhiro、Shigeyoshi Yasufumi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 12 号: 7 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0181223

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low temperature nullifies the circadian clock in cyanobacteria through Hopf bifurcation2017

    • 著者名/発表者名
      Murayama Yoriko、Kori Hiroshi、Oshima Chiaki、Kondo Takao、Iwasaki Hideo、Ito Hiroshi
    • 雑誌名

      PNAS

      巻: 114 号: 22 ページ: 5641-5646

    • DOI

      10.1073/pnas.1620378114

    • NAID

      120006220445

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Accelerating recovery from jet lag: prediction from a multi-oscillator model and its experimental confirmation in model animals2017

    • 著者名/発表者名
      H. Kori, Y. Yamaguchi, H. Okamura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 46702-46702

    • DOI

      10.1038/srep46702

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Optogenetic perturbation and bioluminescence imaging to analyze cell-to-cell transfer of oscillatory information.2017

    • 著者名/発表者名
      Isomura, A., Ogushi, F., Kori, H., and Kageyama, R.
    • 雑誌名

      Genes & Development

      巻: 31 号: 5 ページ: 524-535

    • DOI

      10.1101/gad.294546.116

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rank among Peers during Game Competition Affects the Tendency to Make Risky Choices in Adolescent Males2017

    • 著者名/発表者名
      Jerome C. Foo, Kohei Nagase, Sawako Naramura-Ohno, Kazuhiro Yoshiuchi, Yoshiharu Yamamoto and Kenji Morita
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychology

      巻: 8 ページ: 16-16

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2017.00016

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Corticostriatal circuit mechanisms of value-based action selection: Implementation of reinforcement learning algorithms and beyond2016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Morita, Jenia Jitsev, & Abigail Morrison
    • 雑誌名

      Behavioural Brain Research

      巻: 311 ページ: 110-21

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2016.05.017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Forgetting in reinforcement learning links sustained dopamine signals to motivation2016

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Kato, Kenji Morita
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 12 号: 10 ページ: e1005145-e1005145

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1005145

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Computing reward prediction error: an integrated account of cortical timing and basal-ganglia pathways for appetitive and aversive learning2015

    • 著者名/発表者名
      Morita K, Kawaguchi Y
    • 雑誌名

      Eur J Neurosci

      巻: 42 号: 4 ページ: 2003-2021

    • DOI

      10.1111/ejn.12994

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 体内時計と時差ボケを巡る数理と実験の協働研究2019

    • 著者名/発表者名
      郡宏
    • 学会等名
      明治大学現象数理学共同研究集会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hippocampal encoding of spatial information of self and other2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Fujisawa
    • 学会等名
      9th FAOPS Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Circadian Rhythm Stops via Hopf Bifurcation: In Vitro Experiments and Molecular-Level Theoretical Interpretation2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Kori
    • 学会等名
      Gordon Research Conference: Oscillations and Dynamic Instabilities in Chemical Systems
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物リズムを巡る実験と理論の協働2018

    • 著者名/発表者名
      郡宏
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Representations of spatial information of self and other in the hippocampus2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Fujisawa
    • 学会等名
      2nd Interdisciplinary Navigation Symposium (iNAV)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 振動子集団の時系列解析におけるフィルタの効果2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣志帆,郡宏
    • 学会等名
      日本物理学会2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 概日的行動リズムを記述する多振動子モデル2018

    • 著者名/発表者名
      松尾早紀,郡宏
    • 学会等名
      日本物理学会2018年春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Theta oscillations support temporal coding for event sequences in the hippocampus2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Fujisawa
    • 学会等名
      The 4th CiNet Conference: Neural oscillation and functional connectivity: from anatomy to perception
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 実験データに基づく平面内細胞極性の細胞形状依存性の理論研究2017

    • 著者名/発表者名
      杉村佳織,郡宏
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 同期するリズミックな動作の数理モデル2017

    • 著者名/発表者名
      加藤由里子,郡宏
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 概日周期を持つ生化学反応系の温度変化による振動停止と共鳴2017

    • 著者名/発表者名
      村山依子, 郡宏, 岩崎秀雄, 伊藤浩史
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Temporal and rate coding in hippocampus and PFC for multimodal integration2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Fujisawa
    • 学会等名
      Spring Hippocampal Research Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ドーパミンと強化学習の動的平衡について2017

    • 著者名/発表者名
      森田賢治
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生物リズム集団の同期ダイナミクス2017

    • 著者名/発表者名
      郡宏
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Forgetting in reinforcement learning reconciles the two roles of dopamine:reward prediction error and motivational drive2016

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Kato, Kenji Morita
    • 学会等名
      Neuroscience 2016 (Annual Meeting of the Society for Neuroscience)
    • 発表場所
      San Diego, CA, USA
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 性質の異なる二つの興奮性媒質の接触面での特異性2016

    • 著者名/発表者名
      酒向美帆
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Spatial representations for self and other in the hippocampus2016

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Fujisawa
    • 学会等名
      40th Winter Conference on Learning and Memory
    • 発表場所
      Park City, Utah, USA
    • 年月日
      2016-01-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Forgetting in reinforcement learning reconciles the two roles of dopamine:reward prediction error and motivational drive2016

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Kato & Kenji Morita
    • 学会等名
      Neuroscience 2016 (Annual Meeting of the Society for Neuroscience)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 海馬シータ波位相前進による時間順序の表現2016

    • 著者名/発表者名
      藤澤茂義
    • 学会等名
      次世代脳プロジェクト 冬のシンポジウム2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Multi-compartmental models of corticopontine and crossed-corticostriatal neurons of Rat frontal cortex2015

    • 著者名/発表者名
      Masashi Kondo, Mieko Morishima, Yasuo Kawaguchi, Kenji Morita
    • 学会等名
      Bernstein Conference 2015
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Potential mechanistic account for the suggested relationship between the ramping dopamine signal and sustained motivational drive: a study of reinforcement2015

    • 著者名/発表者名
      Ayaka Kato, Kenji Morita
    • 学会等名
      Bernstein Conference 2015
    • 発表場所
      Heidelberg, Germany
    • 年月日
      2015-09-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] The Physics of the Mind and Brain Disorders: Integrated Neural Circuits Supporting the Emergence of Mind, Chapter 11: Slow Oscillation in Prefrontal Cortex Underlying Local Computations and Large-Scale Interactions2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeyoshi Fujisawa
    • 総ページ数
      793
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319296746
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 郡研究室ホームページ

    • URL

      http://www.is.ocha.ac.jp/~kori_lab/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 出来事の順序を記憶する仕組みの発見

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2017/20170609_1/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 他者の空間位置を認識する仕組みを発見

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2018/20180112_1/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-07-02   更新日: 2023-01-30  

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