脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
• 研究課題/領域番号: 17H06308
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 尾藤 晴彦 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (00291964)
• 研究分担者: 松崎 政紀 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 教授 (50353438) ; 喜多村 和郎 山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (60423159) ; 川口 泰雄 生理学研究所, 基盤神経科学研究領域, 教授 (40169694) ; 石井 信 京都大学, 情報学研究科, 教授 (90294280)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• キーワード: 神経科学 / 情報工学 / 脳・神経

研究実績の概要

平成29年度には、総括班の下に、①企画委員会、②研究集会委員会、③研究支援委員会、④育成委員会、⑤広報委員会、⑥研究倫理委員会を立ち上げ、研究領域運営をスタートした。平成30年度には公募班員を加えた30名以上の班員より構成される研究領域が完成した。班会議を開催し、各班における「高精度のデータ取得」「大量データ解析に基づくモデル推定」「脳情報の再現」に向けた、協働を開始した。
計画研究・公募研究をシームレスに束ね、高精度計測データからの情報解読・構築へ向けたデータ取得・解析のパイプラインの共有化をし、研究協力・推進体制を実現するため、昨年度から先行して実施を開始した、総括班内における協働をさらに進め、世界最高水準の多色カルシウムインディケーターXCaMPを用いた多細胞種光学的計測・解析技術のfeasibilityを試した。その結果、多様な脳情報動態解析を実現するための至適な活動インディケーターであることを示すことができた。
一方、本年度より、本格的な活動を開始すべく、東大に設立した技術支援室にて、自由行動下小動物の慢性実験が可能な整備を引き続き進めた。また高精度イメージングのデータ取得・解析・貯蔵に関するプラットフォーム共有化・情報データ交換のパイプライン構築の試行を進めた。
領域内の共同研究を推進し、さらに領域内外におけるデータサイエンスとしての脳情報動態学とAI研究の融合促進・次世代人材育成のため、研究会後援や若手研究者や大学院生の国内外への派遣支援（海外共同研究・研究滞在・海外成果発信）を開始した。さらに「脳情報動態学」研究の重要性をアピールするため、また脳情報動態学の国際展開を主導していくことを視野に、各種学会・研究会における「脳情報動態学」推進のための企画推進に取り組んだ。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

総括班の各種組織を立ち上げ、公募班員の加入後、班会議・国際アドバイザリー・評価委員会などについても活動を加速化するように務め、高精度の脳情報動態データ取得・データ解析のプラットフォーム構築を推進した。東大内の総括技術支援室についても、共通実験施設の整備するとともに、総括班内共同研究により、世界最高水準の多色カルシウムインディケーターXCaMPを用いた多細胞種光学的計測・解析技術の基盤構築に努めた。また、国際展開も昨年以上に進め、班内若手研究者の海外共同研究・研究滞在・海外成果発信を促進するとともに、Karl Deisseroth（Stanford）, Nigel Emptage（Oxford）、Adam Cohen (Harvard) 、VIviana Gradinaru (Caltech) , Feng Zhang (MIT), Markus Diesmann (Germany) など、国内外で顕著な業績のある研究者より、本学術領域の活動に対する全面的協力を得ている。

今後の研究の推進方策

当初計画に沿って、平成30年度より受け入れた公募研究班員とのシナジーを上げるため、引き続き、各種班内共同研究・ワークショップ開催に加え、若手派遣などを推進する。

研究成果

• [国際共同研究] Stanford University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Stanford University
• [雑誌論文] Rational engineering of XCaMPs, a multicolor GECI suite for in vivo imaging of complex brain circuit dynamics. (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue M, Takeuchi A, Manita S, Horigane S-i, Sakamoto M, Kawakami R, Yamaguchi K, Otomo K, Yokoyama H, Kim R, Yokoyama T, Takemoto-Kimura S, Abe M, Okamura M, Kondo Y, Quirin S, Ramakrishnan C, Imamura T, Sakimura K, Nemoto T, Kano M, Fujii H, Deisseroth K, Kitamura K, Bito H.
  • 雑誌名: Cell 巻: 177 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.cell.2019.04.007
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics. (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Bito
  • 学会等名: IDG/McGovern Institute for Brain Research Seminar at Peking University
  • 招待講演
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Bito, Masatoshi Inoue, Masayuki Sakamoto, Hajime Fujii
  • 学会等名: 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Towards multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruhiko Bito
  • 学会等名: New York University Neuroscience Institute Lecture
  • 招待講演
• [備考] 文部科学省 新学術領域研究 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理（脳情報動態）
  • URL: http://brainfodynamics.umin.jp/
• [学会・シンポジウム開催] Brain and Mind Mechanism 19th Winter Workshop "Cognitive development and its disorders : From the viewpoint of predictive coding" (2019)
• [学会・シンポジウム開催] Systems Neuroscience Spring School 2019 "Statics and Dynamics of Neural Systems" (2019)
• [学会・シンポジウム開催] Symposium "Transformative technologies at the forefront of brain research” at the 18th World Congress of Basic and Clinical Pharmacology (WCP2018) (2018)
• [学会・シンポジウム開催] Joint Symposium of the 10th Optogenetics Research Conference and the 2nd International Symposium on Brain Information Dynamics 2018 (2018)
• [学会・シンポジウム開催] Kyoto Prize Workshop "Causal Approaches to Brain Functions through Optogenetics and Beyond (2018)