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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

研究課題

研究課題/領域番号 11J08652
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 感性情報学・ソフトコンピューティング
研究機関東京大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2011 – 2014-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2013年度)
配分額 *注記
2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
2013年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードネットワーク / 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
研究概要

・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。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (20件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Non-uniformity of cell density and networks in the monkey brain2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 3 号: 1 ページ: 2541-2541

    • DOI

      10.1038/srep02541

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global mapping of the whole-brain network underlining binocular rivalry2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, K. Niki
    • 雑誌名

      Brain Connectivity

      巻: 3 号: 2 ページ: 212-221

    • DOI

      10.1089/brain.2012.0129

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global mapping of the whole-brain network under 1ining binocular rivalry.2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono、K. Niki
    • 雑誌名

      Brain Connectivity

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universal Cri tical Dynamics in High Resolution Neuronal Avalanche Data.2012

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Physical Review Letter

      巻: 108 ページ: 208102-208106

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Brain Structural Hub of Interhemispheric Information Integration for Visual Motion Perception2012

    • 著者名/発表者名
      Masanori Shimono, Hiroaki Mano, Kazuhisa Niki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 22(2) 号: 2 ページ: 337-344

    • DOI

      10.1093/cercor/bhr108

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MEG feature selection for motion prediction2011

    • 著者名/発表者名
      L.Qi, K.Amano, M.Shimono, T.Takeda
    • 雑誌名

      J Jpn Biomag Bioelectromag Soc

      巻: 22(2) ページ: 3-10

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A manipulative approach to neural dynamics by combined TMS-EEG2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kitajo, Y.Nakagwa, Y.Uno, R.Miyota, M.Shimono, K.Yamanaka, Y.Yamaguchi
    • 雑誌名

      Advances in Cognitive Neurodynamics (III)

      巻: (in press)

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] The network topology of functional and structural neuronal networks.2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • 学会等名
      Gill symposium 2013
    • 発表場所
      Indiana University (Indiana, USA)
    • 年月日
      2013-09-25
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 知覚交代の背景にある全脳ネットワーク2013

    • 著者名/発表者名
      下野昌宜, 仁木和久
    • 学会等名
      第15回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Global Structural Brain Network underlining Binocular Rivalry.2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, K. Niki
    • 学会等名
      Organization for Human Brain Mapping 2013
    • 発表場所
      Washington State Convention Center (Seattle, USA)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Global Brain Network underlining Binocular Rivalry.2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, K. Niki
    • 学会等名
      NeuroInformatics 2013
    • 発表場所
      Karolinska Institutet (Stockholm, Sweden)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Global Structural Brain Network underlining for Binocular Rivalry.2013

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, K. Niki
    • 学会等名
      Organization for Human Brain Mapping 2013
    • 発表場所
      Sea tie, CA, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 知覚交代の背景にある全脳ネットワーク2013

    • 著者名/発表者名
      下野昌宣, 仁木和久
    • 学会等名
      第15回日本ヒト脳機能マッピング学会
    • 発表場所
      東京, 日本
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Criticality in Neuronal Networks.2013

    • 著者名/発表者名
      N. Friedman, S. Ito, B. A. W. Brinkman, M. Shimono, R. E. L. Devillie, J. M. Beggs, K. A. Dahmen, T. C. Butler
    • 学会等名
      American Physical Society Meeting 2012
    • 発表場所
      Boston, MA, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Default network topology of local neuronal circuit.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • 学会等名
      Brain Connectivi ty Workshop 2012
    • 発表場所
      Chengdue, China
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Universal principles of topology governing both of structural and effective connectivity.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • 学会等名
      Neuroinformatics 2012
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Universal principles of topology governing both of structural and effective connectvity.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Shimono, J. M. Beggs
    • 学会等名
      Bernstein Conference 2012
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Criticality in Neuronal Networks2012

    • 著者名/発表者名
      N.Friedman, S.Ito, B.A.W.Brinkman, M.Shimono, R.E.L.Deville, J.M.Beggs, K.A.Dahmen, T.C.Butler
    • 学会等名
      American Physical Society Meeting 2012
    • 発表場所
      U.S.A., Boston
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Spontaneous spike-trains reflect the detailed topological property of the structural neuronal network2011

    • 著者名/発表者名
      下野昌宣, John M.Beggs
    • 学会等名
      日本神経回路学会第21回全国大会
    • 発表場所
      OIST(沖縄県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] メゾスコピックな神経活動と神経ネットワーク構造2011

    • 著者名/発表者名
      下野昌宣, John M.Beggs
    • 学会等名
      第34回日本神経科学学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Diffusion Tensor Imagingに見られる視床の構造と多義図形知覚2011

    • 著者名/発表者名
      下野昌宣, 眞野博彰, 仁木和久
    • 学会等名
      Systems Neurobiology Spring School 2011
    • 発表場所
      コープイン京都(京都府)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 自発活動の位相リセットの大域的伝搬の状態依存性2011

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      第34回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Subcortical network for bihemisperic integration of visual perception2011

    • 著者名/発表者名
      M.Shimono, H.Mano, K.Niki
    • 学会等名
      Neuroscience 2011
    • 発表場所
      U.S.A., Washington DC
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Conmunity structure embedded in neuronal network2011

    • 著者名/発表者名
      M.Shimono, J.M.Beggs
    • 学会等名
      NOLTA 2011
    • 発表場所
      神戸市産業振興センター(兵庫県)(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Functional modulation of power-low distribution and the neuronal basis2011

    • 著者名/発表者名
      M.Shimono
    • 学会等名
      SIAM conference on Applications of Dynamical Systems
    • 発表場所
      U.S.A., Utah(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] A manulative approach to neural dynamics by combined TMS-EEG2011

    • 著者名/発表者名
      K.Kitajo, Y.Nakagwa, Y.Uno, R.Miyota, M.Shimono, K.Yamanaka, Y.Yamaguchi
    • 学会等名
      ICCN 2011
    • 発表場所
      ヒルトンニセコ(北海道)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Participant-dependent feature selection for MEG-based BCI application2011

    • 著者名/発表者名
      L.Qi, K.Amano, M.Shimono, T.Takeda
    • 学会等名
      Neuroscience 2011
    • 発表場所
      U.S.A., Washington DC
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 申請者の個人ホームページ

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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