資料１ 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 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.” 2 Increasing Complexity in Study of Neuroscience Molecules Synapse Single Neuron Cortex Amygdala Hippocampus Organism Brain Hippocampus Functional Brain System Neuronal Ensembles 3 Selected Samples of Tissue-specific Cre Transgenic Mice Striatum Olfactory bulb Hippocampus Amygdala Periform Cortex Thalamus Accumbens VTA Hypothalamus Basal forebrain Cortex L6 Cerebellum Modified from Genesat project Website 4 Optogenetics Technology 470nm 589nm ChR2 NpHR Modified from Deisseroth (2011) Nature Methods 5 6 6 Spatial Navigation in Virtual Reality System Aronov and Tank., Neuron, 2014 7 Wireless Optogenetics Injectable Optoelectronic Device A Human Deep Brain Stim. Device D 10mm B E 1.3 mm diameter C F 8 US and European Brain Research Initiatives 9 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 EU US Human Brain Project (HBP) 脳神経回路のシュミレーション Brain Initiative 脳神経回路全体の理解中国日本 Brain/ MINDS “Japan Brain Initiative” （本提案） 10 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中井淳一 SCALE法の発明: 脳の透明化 GCaMPの発明：細胞内カルシウムセンサー 11 Importance of Memory-related Neural Circuits Top-down Executive Functions goal-related information Selection Bottom-up (flexibility) Sensory Motor Consolidation (long-term storage) Learning and memory (Hippocampus, basal ganglia, etc.) 12 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大脳皮質研究課題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前頭葉後頭葉側坐核扁桃体研究課題４：意思決定と記憶の統合的神経回路の研究海馬研究課題５：高次機能と記憶の統合的神経回路の研究研究課題６：モデリングによる実験と理論の統合 13 研究課題１：中核的記憶神経回路の研究 14 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） 15 研究課題２：認知と記憶の統合神経回路の研究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そうだ、鈴木さんだ！宮下保司教授 Prefrontal Cortex Temporal Lobe Top-down Signal 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！ Bottom-up Signal この人だれ？ 16 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、辺縁系が深く関与海馬扁桃体 17 研究課題４：意思決定と記憶の統合神経回路の解析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大脳基底核 Basal Ganglia 大阪バイオ中西重忠先生 18 研究課題５：高次機能と記憶の統合神経回路の研究大脳皮質前頭葉の異なる領域は、行動規則の理解と田中啓治博士実行にそれぞれ特異的な機能を持つ。 19 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大脳皮質のBayesianフィルター仮説大脳皮質の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。銅谷賢治教授 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 20