脳をモデリング!

脳の仕組みを情報科学のアプローチで研究しています。

報酬を獲得するように行動を学習する強化学習の神経機構について,分子,細胞,神経ネットワークレベルでシミュレーションを行なっています。特に神経生物学実験の経験を生かして生物学的に妥当な詳細なモデルを構築することで,強化学習がどのようにして脳で実装されているのかを研究しています。

また,様々な研究機関と共同研究を行い,脳神経活動などのデータを機械学習などの手法を用いて解析を行っています。具体的にはうつ病の診断・層別化研究,マウスヒゲ運動や神経活動などの解析を行なっています。

学生募集

当研究室は学生を受け入れることが可能です。

  • 脳の仕組みを知りたい!
  • 脳に基づいた人工知能をつくりたい!
  • データサイエンスを用いて医学に貢献したい!

など,興味のある学生,一緒に研究したい方はお気軽にご連絡ください。

(経済的サポート,受け入れ方法についてはお気軽にお尋ねください)

Projects

うつ病の診断・層別化手法の開発

うつ病の診断・層別化手法の開発

機械学習を用いたマルチモーダルデータ解析 解析

リポソームを用いた薬物投与法の開発

リポソームを用いた薬物投与法の開発

任意のプロファイルでの薬物投与 過去の研究 実験

強化学習モデリング

強化学習モデリング

生物学的に妥当な強化学習モデル モデリング

神経モデリング

神経モデリング

多階層リアリスティックモデリング モデリング

神経情報解析

神経情報解析

行動、生理学、医学データなどの神経科学実験の解析 解析

神経生物学実験

神経生物学実験

ドーパミンによる学習の神経機構 過去の研究 実験

研究業績

– 学術論文(査読付き)

  • Mori Y, Mouri A, Kunisawa K, Hirakawa M, Kubota H, Kosuge A, Niijima M, Hasegawa M, Kurahashi H, Murakami R, Hoshi M, Nakano T, Fujigaki S, Fujigaki H, Yamamoto Y, Nabeshima T, Saito, K: Kynurenine 3-monooxygenase deficiency induces depression-like behavior via enhanced antagonism of α7 nicotinic acetylcholine receptors by kynurenic acid., Behavioural Brain Research, (in press). DOI: 10.1016/j.bbr.2021.113191
  • Cui W, Aida T, Ito H, Kobayashi K, Wada Y, Kato S, Nakano T, Isa K, Kobayashi K, Isa T, Tanaka K, Aizawa H: Dopaminergic signaling in the nucleus accumbens modulates stress-coping strategies during inescapable stress, Journal of Neuroscience., Journal of Neuroscience, 40 (38) 7241-7254, 2020. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0444-20.2020
  • Nakano T, Takamura M, Ichikawa N, Okada G, Okamoto Y, Yamata M, Suhara T, Yamawaki S, Yoshimoto J: Enhancing multi-center generalization of machine-learning based depression diagnosis from resting-state fMRI., Frontiers in Psychiatry, 11: 400, 2020 (MedRxiv, 2019). DOI: 10.3389/fpsyt.2020.00400
  • Yoshino A, Okamoto Y, Sumiya Y, Okada G, Takamura M, Ichikawa N, Nakano T, Shibasaki C, Aizawa H, Yamawaki, Y, Kawakami K, Yokoyama S, Yamawaki, S: Importance of the habenula for avoidance learning including contextual cues in the human brain: A preliminary fMRI study, Frontiers in Human Neuroscience, 14: 165, 2020. DOI: 10.3389/fnhum.2020.00165
  • Zhang X, Nagai T, Ahammad R, Kuroda K, Nakamuta D, Nakano T, Yukinawa N, Funahashi Y, Amano M, Yoshimoto J, Yamada K, Kaibuchi K: Balance between dopamine and adenosine signals regulates the PKA/Rap1 pathway in medium spiny neurons., Neurochemistry International, 122: 8-18, 2019. DOI: 10.1016/j.neuint.2018.10.008
  • Zucca S, Zucca A, Nakano T, Aoki S, Wickens J: Pauses in cholinergic interneuron firing exert an inhibitory control on striatal output in vivo., eLife, 7: e32510, 2018. DOI: 10.7554/elife.32510
  • Nakano T, Mackay S, Tan E, Dani K, Wickens J: Interfacing with neural activity via femtosecond laser stimulation of drug encapsulating liposomal nanostructures., eNeuro 3(6): 107, 2016. DOI: 10.1523/ENEURO.0107-16.2016
  • Nagai T, Nakamuta S, Kuroda K, Nakauchi S, Nishioka T, Takano T, Zhang X, Tsuboi D, Funahashi Y, Nakano T, Yoshimoto J, Kobayashi K, Uchigashima M, Watanabe M, Miura M, Nishi A, Kobayashi K, Yamada K, Amano M, Kaibuchi K: Phospho-proteomics of the dopamine pathway enables discovery of Rap1 activation as a reward signal in vivo., Neuron, 89(3): 550-565, 2016. DOI: 10.1016/j.neuron.2015.12.019
  • Nakano T, Otsuka M, Yoshimoto J, Doya K: A spiking neural network model of model-free reinforcement learning with high-dimensional sensory input and perceptual ambiguity., PLoS ONE, 10(3): e0115620, 2015. DOI: 10.1371/journal.pone.0115620
  • Nakano T, Chin C, Myint D, Tan E, Hale P, Mariserala B, Reynolds J, Wickens J, Dani K: Mimicking subsecond neurotransmitter dynamics with femtosecond laser stimulated nanosystems., Scientific Reports, 5: 5398, 2014. DOI: 10.1038/srep05398
  • Nakano T, Yoshimoto J, Doya K: A model-based prediction of the calcium responses in the striatal synaptic spines depending on the timing of cortical and dopaminergic inputs and post-synaptic spikes. Frontiers in Computational Neuroscience, 7: 119, 2013. DOI: 10.3389/fncom.2013.00119
  • Nakano T, Doi T, Yoshimoto J, Doya K: A kinetic model of dopamine- and calcium-dependent striatal synaptic plasticity., PLoS Computational Biology, 6(2): e1000670, 2010. DOI: 10.1371/journal.pcbi.1000670

– 国際会議論文(査読付き)

  • Yoshimoto J, Ozaki J, Mizutani K, Nakano T, Ikeda K, Yamashita T, Statistical analysis on characteristic whisking movement observed in reward anticipation and acquisition, Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA) 2019, Lanzhou, China, Nov 18-21, 2019. (Oral) DOI: 10.1109/APSIPAASC47483.2019.9023135
  • Nakano T, Chin C, Myint D, Tan E, Hale P, Reynolds J, Wickens J, Dani K: Femtosecond laser stimulated nanosystems for neuroscience applications, CLEO: 2014, San Jose, US, 2014. (Oral) DOI: 10.1364/CLEO_AT.2014.ATu2P.6
  • Nakano T, Yoshimoto J, Wickens J, Doya K: Calcium Responses Model in Striatum Dependent on Timed Input Sources. Artificial Neural Networks – ICANN 2009: 659-670, Springer, 2009. (Oral) DOI: 10.1007/978-3-642-04274-4_26

– プレプリント

  • Nakano T, Takamura M, Nishimura H, Machizawa M, Ichikawa N, Yoshino A, Okada G, Okamoto Y, Yamawaki S, Yamada M, Suhara T, Yoshimoto J: Resting-state brain activity can predict target-independent aptitude in fMRI-neurofeedback training., BioRxiv, 2021. DOI: 10.1101/2021.02.08.430334
  • Matsubara T, Yanagida T, Kawaguchi N, Nakano T, Yoshimoto J, Tsunoda S, Horigane S, Ueda S Takemoto-Kimura S, Kandori H, Yamanaka A, Yamashita T: Remote control of neural function by X-ray-induced scintillation., BioRxiv, 2019. DOI: 10.1101/798702
中野高志, 博士(理学)

中野高志, 博士(理学)

准教授

藤田医科大学医学部

Biography

脳の仕組みをモデリングとデータ解析を用いて研究しています。 現在の研究テーマはプロジェクトを、 これまでの業績や経歴はReseachmapを参照ください。 医学情報教育推進室副室長兼任。日本神経科学学会 情報基盤整備委員会委員。

興味・関心
  • 神経情報学
  • 計算神経科学
  • 計算精神医学
  • 人工知能
学歴
  • 博士(理学), 2010

    奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科

  • 修士(理学), 2007

    奈良先端科学技術大学院大学情報科学研究科

  • 学士(工学), 2005

    大阪大学基礎工学部

Contact

  • 470-1192 愛知県 豊明市 沓掛町 田楽ケ窪1-98
  • 藤田医科大学 医学部 医学科 情報科学講座 (大学2号館12階1203)
  • Department of Information Science, School of Medicine, Fujita Health University: 1-98 Dengakugakubo Kutsukake-cho, Toyoake city, Aichi, 470-1192 Japan
  • takashi.nakano [ a t ] fujita-hu.ac.jp