脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理

2019 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: 脳・神経 / 神経科学 / 情報後学

研究実績の概要

「脳情報動態」の実体を、先端的計測操作技術により解明・再現し、記憶・予測・判断に基づく行動原理を明らかにすることは、今日の神経科学・情報科学の中心課題である。本研究領域の総括班研究の下では、最も高品質なデータ取得・緻密な解析・モデル化を実現することにより、未開拓の脳型情報処理機構を解読していく計画・公募研究を束ねるフレームワークを実現するとともに、国際活動支援を通じ、脳情報動態学を確立する新たな国際研究コミュニティを構築する。
平成31年度～令和元年度には、計画班員と第1期公募班員の間の連携を一層推進するための方策を充実させた。具体的には、計画班員間の共著発表の推進（Inoue et al. Cell 2019; Tsutsumi et al. eLife 2019）を実現させ、2回の領域会議を開催による各種データ解析ノウハウの拡散と共同研究機会の創出に務めた。さらに、総括班の下にある各種委員会により、脳神経科学における融合領域の開拓、情報科学と神経科学の融合に資する各種学会・研究会・集会・シンポジウムへの共催・協賛・積極的参加を進めた。多くの若手研究者の発表支援・海外滞在支援など進めた。加えて、「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」に向けた協働を一層本格化させた。また「脳情報動態学」研究の重要性を対外的にアピールし、脳情報動態学の国際展開を主導していくため、海外学会において関連シンポジウムなどを企画して推進した。これらを通じ、「脳情報動態学」の国内外への発信を高め、次世代の国際研究フレームワークの醸成にも努めた。
これらの成果に基づき、中間評価におけるA判定を得ることとなった。

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

脳情報動態学の推進に資する共同研究や、脳情報動態学の国際的展開も着実に進展している。

今後の研究の推進方策

徒にデータ駆動型のビッグサイエンスに陥ることなく、１）脳内の情報フローを規定する局所細胞構築に関する適切なモデル設定、２）脳領域間ネットワークダイナミクスの高分解能記録・操作、３）閉ループ制御をも視野に入れたモデル検証・情報処理理論、を包含する新たな分野横断型研究領域を創出し、脳情報動態の生命情報工学的構造を解明する新しい学問的基盤「脳情報動態学」を計画通りに推進していく。また、中間評価におけるコメントや、海外アドバイザーなどの意見を合わせ、班内研究協働の実を一層高めていく。

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] Modular organization of cerebellar climbing fiber inputs during goal-directed behavior. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi S, Hidaka N, Isomura Y, Matsuzaki M, Sakimura K, Kano M, Kitamura K.
  • 雑誌名: Elife. 巻: 8 ページ: e47021
  • DOI: 10.7554/eLife.47021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [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 SI, 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: 1346-1360
  • DOI: 10.1016/j.cell.2019.04.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Multiplex Imaging of Neural Activity and Signaling Dynamics. (2019)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: 10th IBRO World Congress 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional connectivity between the neocortex and the cerebellum (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitamura K
  • 学会等名: 10th IBRO World Congress 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Arc-haeology of long-term memory (2019)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: UK Dementia Research Institute Synapse Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Multiplex imaging of neural activity and signaling dynamics (2019)
  • 著者名/発表者名: Bito H
  • 学会等名: Cajal Advanced Neuroscience Training Programme 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 脳情報動態を規定する多領野連関と並列処理
  • URL: http://brainfodynamics.umin.jp/