Proposal for Japan Brain Initiative (仮題)

記憶を軸にした認知、情動、意思決定、高次機能の神経回路の研究

利根川 進

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資料 １

“You, your joys and your sorrows, your memories and your ambitions, your sense of personal identity and free will, are, in fact, no more than the behavior of a vast assembly of nerve cells and their associated molecules.”

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HippocampusHippocampus

Amygdala

Molecules Synapse Single Neuron

NeuronalEnsembles

FunctionalBrain System

Brain

Cortex

Organism

Increasing Complexity in Study of Neuroscience

3

Striatum Olfactory bulb Cortex L6 Cerebellum

Hippocampus Amygdala Periform Cortex Thalamus

VTAAccumbens Hypothalamus Basal forebrain

Modified from Genesat project Website

Selected Samples of Tissue-specific Cre Transgenic Mice

4

ChR2

NpHR

470nm

589nm

Modified from Deisseroth (2011) Nature Methods

Optogenetics Technology

5

66

Spatial Navigation in Virtual Reality System

Aronov and Tank., Neuron, 2014 7

10mm

Injectable Optoelectronic Device Human Deep Brain Stim. Device

A

B

C

D

E

F

1.3 mmdiameter

Wireless Optogenetics

8

US and European Brain Research Initiatives

9

EUHuman Brain Project (HBP)

USBrain Initiative

中国日本

脳神経回路全体の理解脳神経回路のシュミレーション

Brain/ MINDS

日本が独自の切り口から共通の課題の研究をしていく好機

“Japan Brain Initiative” （本提案）

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日本人研究者は、先駆的技術開発に貢献してきた

宮脇敦史

GCaMPの発明：細胞内カルシウムセンサー中井淳一

SCALE法の発明: 脳の透明化

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Sensory Motor

Bot

tom

-up

Learning and memory

(Hippocampus, basal ganglia, etc.)

Executive Functionsgoal-related information

Top-down

Selection(flexibility)

Consolidation(long-term storage)

Importance of Memory-related Neural Circuits

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広域神経回路の統合的理解を目指した研究課題

研究課題１：中核的記憶神経回路の研究

研究課題２：認知と記憶の統合的神経回路の研究

研究課題３：情動と記憶の統合的神経回路の研究

研究課題４：意思決定と記憶の統合的神経回路の研究

研究課題５：高次機能と記憶の統合的神経回路の研究

前頭葉

側坐核

扁桃体

大脳皮質

後頭葉

海馬

研究課題６：モデリングによる実験と理論の統合

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研究課題１：中核的記憶神経回路の研究

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2014年のノーベル医学生理学賞

O’KeefeとMoser夫妻による、海馬の場所細胞の発見

（動物が特定の場所にいるときだけ、発火する）

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研究課題２：認知と記憶の統合神経回路の研究

Feeling of Knowing誰かはすぐには思い出せないけど、確かに前に会ったことがあるぞ！

そうだ、

鈴木さんだ！

宮下保司教授

この人だれ？

喉まで出掛かっているのに思い出せない記憶を思い出すための回路

Prefrontal Cortex Temporal Lobe

Top-down SignalBottom-up Signal

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研究課題３：情動と記憶の統合的神経回路の解析

扁桃体や海馬をはじめとする、辺縁系が深く関与

扁桃体

海馬

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大阪バイオ中西重忠先生

研究課題４：意思決定と記憶の統合神経回路の解析

大脳基底核Basal Ganglia

報酬獲得行動及び罰忌避行動の学習に不可欠な神経回路の同定

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研究課題５：高次機能と記憶の統合神経回路の研究

田中啓治博士

大脳皮質前頭葉の異なる領域は、行動規則の理解と実行にそれぞれ特異的な

機能を持つ。

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P（st＋n│x1：t−1）＝∫…∬P（st＋n│st＋n−1）…P（st＋1│st）P（s│t st−1）P（st−1│x1：t−1）dst−1dst…dst＋n−1

銅谷賢治教授

大脳皮質の６層構造は記憶に基づく先読みを伴った意思決定に適している。

大脳皮質のBayesianフィルター仮説

研究課題６：モデリングによる回路機能の実験とセオリーの統合

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