TAKAHASHI Susumu
Graduate School of Brain Science
Professor
Last Updated :2025/05/10

Researcher Profile and Settings

Research Interests

  • Navigation
  • Episodic memory
  • Head direction cell
  • migratory bird
  • Salmonid fish
  • Basal Ganglia
  • Parkinson's Disease
  • replay
  • place cell
  • 記憶
  • 海馬
  • ラット
  • マルチニューロン活動
  • 独立成分分析

Research Areas

  • Humanities & social sciences / Cognitive sciences
  • Life sciences / Cognitive neuroscience
  • Life sciences / Basic brain sciences
  • Informatics / Biological, health, and medical informatics

Research Experience

  • Graduate School of Brain Science, Doshisha University, Laboratory of Cognitive and Behavioral Neuroscience, Professor, 2017/04 - Today
  • Laboratory of Neural Circuitry, Unit for Systems Neuroscience, Graduate School of Brain Science, Doshisha University, Associate Professor, 2012/04 - 2017/03
  • Japan science and technology agency, Presto researcher, 2008/10 - 2012/03
  • Kyoto Sangyo University, Faculty of Computer Science and Engineering, 助教, 2008/04 - 2012/03
  • (独)科学技術振興機構, 研究員, 2006/04 - 2008/03
  • Kyoto University, Graduate School of Letters, 日本学術振興会 特別研究員(PD), 2003/04 - 2006/03
  • 慶應義塾大学大学院 理工学研究科, 修了 博士(工学), - 2003/03

Degree

  • Ph.D.

Association Memberships

  • Society For Neuroscience
  • 日本神経科学学会

Awards

  • 奨励賞
    2000, 日本神経回路学会, 独立成分分析によるマルチニューロン活動の分離

Published Papers

  • Mapping spatial memory in teleosts: a new Frontier in neural logging techniques.
    Susumu Takahashi; Fumiya Sawatani; Kaoru Ide; Takaaki K Abe; Takashi Kitagawa; Yuya Makiguchi
    Frontiers in physiology, 15 1499058 - 1499058, 2024, Scientific journal
  • Emergence of the Hippocampus as a Vector for Goal-Directed Spatial Navigation.
    Susumu Takahashi; Fumiya Sawatani; Kaoru Ide
    Advances in neurobiology, 41 39 - 61, 2024, Scientific journal
  • Optogenetic activation of the ventral tegmental area-hippocampal pathway facilitates rapid adaptation to changes in spatial goals
    Yuta Tamatsu; Hirotsugu Azechi; Riku Takahashi; Fumiya Sawatani; Kaoru Ide; Fumino Fujiyama; Susumu Takahashi
    iScience, Elsevier BV, 26(12) 108536 - 108536, Dec. 2023, Scientific journal
  • The neural representation of time distributed across multiple brain regions differs between implicit and explicit time demands.
    Fumiya Sawatani; Kaoru Ide; Susumu Takahashi
    Neurobiology of learning and memory, 199 107731 - 107731, 08 Feb. 2023, Scientific journal
  • Utilizing a Reconfigurable Maze System to Enhance the Reproducibility of Spatial Navigation Tests in Rodents.
    Fumiya Sawatani; Yuta Tamatsu; Kaoru Ide; Hirotsugu Azechi; Susumu Takahashi
    Journal of visualized experiments : JoVE, (190), 02 Dec. 2022, Scientific journal
  • A Review of Neurologgers for Extracellular Recording of Neuronal Activity in the Brain of Freely Behaving Wild Animals.
    Kaoru Ide; Susumu Takahashi
    Micromachines, 13(9), 16 Sep. 2022, Scientific journal
  • Head direction cells in a migratory bird prefer north.
    Susumu Takahashi; Takumi Hombe; Sakiko Matsumoto; Kaoru Ide; Ken Yoda
    Science advances, 8(5) eabl6848 , 04 Feb. 2022, Scientific journal
  • 【空間認知のニューロサイエンス】正常機能の基盤 海馬の場所細胞と嗅内皮質の格子細胞における空間情報処理
    澤谷 郁哉; 井出 薫; 高橋 晋
    Clinical Neuroscience, (株)中外医学社, 40(1) 42 - 46, Jan. 2022
  • NA
    澤谷郁哉; 井出薫; 髙橋晋
    Clinical Neuroscience, 40(1) 42 - 46, Jan. 2022, Scientific journal
  • Cross-species behavior analysis with attention-based domain-adversarial deep neural networks
    Takuya Maekawa; Daiki Higashide; Takahiro Hara; Kentarou Matsumura; Kaoru Ide; Takahisa Miyatake; Koutarou D. Kimura; Susumu Takahashi
    Nature Communications, Springer Science and Business Media LLC, 12(1), Dec. 2021, Scientific journal
  • Wireless logging of extracellular neuronal activity in the telencephalon of free-swimming salmonids
    Takahashi; S. Hombe, T; Takahashi, R; Ide K; Okamoto S; Yoda, K; Kitagawa, T; Makiguchi, Y
    Animal Biotelemetry, SPRINGERNATURE, 9(1) 9 , Feb. 2021, Scientific journal
  • Learning interaction rules from multi-animal trajectories via augmented behavioral models.
    Keisuke Fujii 0001; Naoya Takeishi; Kazushi Tsutsui; Emyo Fujioka; Nozomi Nishiumi; Ryoya Tanaka; Mika Fukushiro; Kaoru Ide; Hiroyoshi Kohno; Ken Yoda; Susumu Takahashi; Shizuko Hiryu; Yoshinobu Kawahara
    Advances in Neural Information Processing Systems 34: Annual Conference on Neural Information Processing Systems 2021(NeurIPS), 11108 - 11122, 2021, International conference proceedings
  • Deep learning-assisted comparative analysis of animal trajectories with DeepHL.
    Takuya Maekawa; Kazuya Ohara; Yizhe Zhang; Matasaburo Fukutomi; Sakiko Matsumoto; Kentarou Matsumura; Hisashi Shidara; Shuhei J Yamazaki; Ryusuke Fujisawa; Kaoru Ide; Naohisa Nagaya; Koji Yamazaki; Shinsuke Koike; Takahisa Miyatake; Koutarou D Kimura; Hiroto Ogawa; Susumu Takahashi; Ken Yoda
    Nature communications, 11(1) 5316 - 5316, 20 Oct. 2020, Scientific journal
  • Reinforcement schedules differentially affect learning in neuronal operant conditioning in rats.
    Kichan Song; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    Neuroscience research, 153 62 - 67, Apr. 2020, Scientific journal
  • The Reconfigurable Maze Provides Flexible, Scalable, Reproducible, and Repeatable Tests.
    Satoshi Hoshino; Riku Takahashi; Kana Mieno; Yuta Tamatsu; Hirotsugu Azechi; Kaoru Ide; Susumu Takahashi
    iScience, 23(1) 100787 - 100787, 24 Jan. 2020, Scientific journal
  • Motor cortex can directly drive the globus pallidus neurons in a projection neuron type-dependent manner in the rat.
    Karube F; Takahashi S; Kobayashi K; Fujiyama F
    eLife, eLife Sciences Publications, Ltd, 8, Nov. 2019, Scientific journal
  • Enhanced Theta and High-Gamma Coupling during Late Stage of Rule Switching Task in Rat Hippocampus.
    Nakazono T; Takahashi S; Sakurai Y
    Neuroscience, 412 216 - 232, Aug. 2019
  • The Next Phase for Tracking and Predicting the Navigational Behavior Using Machine Learning.
    Susumu Takahashi; Satoshi Hoshino; Kaoru Ide
    IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, PerCom Workshops 2019, Kyoto, Japan, March 11-15, 2019, IEEE, 693 - 696, 2019, International conference proceedings
  • The Hippocampal Ensemble Code for Spatial Navigation and Episodic Memory.
    Takahashi S
    Advances in neurobiology, 21 49 - 70, 2018
  • Substance P effects exclusively on prototypic neurons in mouse globus pallidus
    Kazuko Mizutani; Susumu Takahashi; Shinichiro Okamoto; Fuyuki Karube; Fumino Fujiyama
    BRAIN STRUCTURE & FUNCTION, SPRINGER HEIDELBERG, 222(9) 4089 - 4110, Dec. 2017, Scientific journal
  • 生物のナビゲーションを科学する―なぜたどりつけるのか:生物のナビゲーションに秘められた謎に迫る 場所記憶の想起によるナビゲーション
    高橋晋; 増田明; 井出薫
    生物の科学 遺伝, 71(6) 539‐544 - 542, 01 Nov. 2017
  • LUsing a novel PV-Cre rat model to characterize pallidonigral cells and their terminations
    Yoon-Mi Oh; Fuyuki Karube; Susumu Takahashi; Kenta Kobayashi; Masahiko Takada; Motokazu Uchigashima; Masahiko Watanabe; Kayo Nishizawa; Kazuto Kobayashi; Fumino Fujiyama
    BRAIN STRUCTURE & FUNCTION, SPRINGER HEIDELBERG, 222(5) 2359 - 2378, Jul. 2017, Scientific journal
  • Hippocampal-prefrontal theta phase synchrony in planning of multi-step actions based on memory retrieval
    Seiya Ishino; Susumu Takahashi; Masaaki Ogawa; Yoshio Sakurai
    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE, WILEY, 45(10) 1313 - 1324, May 2017, Scientific journal
  • PSPとCBD―その共通点と相違点 大脳基底核の構造と機能
    藤山文乃; 高橋晋; 苅部冬紀
    Clinical Neuroscience, 35(3) 268‐270 , 01 Mar. 2017
  • Navigation System in the Brain -Hippocampal Place Cells-
    高橋晋; 井出薫
    日本ロボット学会誌, 日本ロボット学会 ; 1983-, 35(4) 311‐315(J‐STAGE) - 315, 2017
  • Neuronal circuits and physiological roles of the basal ganglia in terms of transmitters, receptors and related disorders
    Katsuya Yamada; Susumu Takahashi; Fuyuki Karube; Fumino Fujiyama; Kazuto Kobayashi; Akinori Nishi; Toshihiko Momiyama
    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES, SPRINGER JAPAN KK, 66(6) 435 - 446, Nov. 2016, Scientific journal
  • Similarity in Neuronal Firing Regimes across Mammalian Species
    Yasuhiro Mochizuki; Tomokatsu Onaga; Hideaki Shimazaki; Takeaki Shimokawa; Yasuhiro Tsubo; Rie Kimura; Akiko Saiki; Yutaka Sakai; Yoshikazu Isomura; Shigeyoshi Fujisawa; Ken-ichi Shibata; Daichi Hirai; Takahiro Furuta; Takeshi Kaneko; Susumu Takahashi; Tomoaki Nakazono; Seiya Ishino; Yoshio Sakurai; Takashi Kitsukawa; Jong Won Lee; Hyunjung Lee; Min Whan Jung; Cecilia Babul; Pedro E. Maldonado; Kazutaka Takahashi; Fritzie I. Arce-McShane; Callum F. Ross; Barry J. Sessle; Nicholas G. Hatsopoulos; Thomas Brochier; Alexa Riehle; Paul Chorley; Sonja Gruen; Hisao Nishijo; Satoe Ichihara-Takeda; Shintaro Funahashi; Keisetsu Shima; Hajime Mushiake; Yukako Yamane; Hiroshi Tamura; Ichiro Fujita; Naoko Inaba; Kenji Kawano; Sergei Kurkin; Kikuro Fukushima; Kiyoshi Kurata; Masato Taira; Ken-Ichiro Tsutsui; Tadashi Ogawa; Hidehiko Komatsu; Kowa Koida; Keisuke Toyama; Barry J. Richmond; Shigeru Shinomoto
    JOURNAL OF NEUROSCIENCE, SOC NEUROSCIENCE, 36(21) 5736 - 5747, May 2016, Scientific journal
  • 海馬にある場所細胞群の活動から意図した移動行動を解読する
    高橋晋
    Clinical Neuroscience, 34(2) 164 - 167, Feb. 2016, Scientific journal
  • Episodic-like memory trace in awake replay of hippocampal place cell activity sequences
    Susumu Takahashi
    ELIFE, ELIFE SCIENCES PUBLICATIONS LTD, 4 e08105 , Oct. 2015, Scientific journal
  • Theta oscillation and neuronal activity in rat hippocampus are involved in temporal discrimination of time in seconds
    Tomoaki Nakazono; Tomomi Sano; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    Frontiers in Systems Neuroscience, Frontiers Media S.A., 9(JUNE) 95 , 22 Jun. 2015, Scientific journal
  • 大脳基底核を巡る伝導路
    takahashi susumu; fujiyama fumino
    Clinical Neuroscience, 33(7), Jun. 2015, Scientific journal
  • Morphological elucidation of basal ganglia circuits contributing reward prediction
    Fumino Fujiyama; Susumu Takahashi; Fuyuki Karube
    FRONTIERS IN NEUROSCIENCE, FRONTIERS MEDIA SA, 9, Feb. 2015, Scientific journal
  • Morphological elucidation of basal ganglia circuits contributing reward prediction.
    Fujiyama F; Takahashi S; Karube F
    Frontiers in neuroscience, 9(6) 1 - 9, 2015, Scientific journal
  • Rule switching affects cross-frequency couplings in rat hippocampus
    Nakazono, T; Takahashi, S; Sakurai, Y
    Advances in Cognitive Neurodynamics (V), 283 - 290, 2015
  • Navigation system in the brain―Discovery of place cells and grid cells―
    takahashi susumu
    Chemistry Today, 525(525) 22 - 26, 01 Dec. 2014, Others
  • Volitional enhancement of firing synchrony and oscillation by neuronal operant conditioning: interaction with neurorehabilitation and brain-machine interface.
    Yoshio Sakurai; Kichan Song; Shota Tachibana; Susumu Takahashi
    Frontiers in systems neuroscience, 8 11 - 11, 2014, Scientific journal
  • Oscillatory interaction between amygdala and hippocampus coordinates behavioral modulation basedon reward expectation
    Satoshi Terada; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    FRONTIERS IN BEHAVIORAL NEUROSCIENCE, FRONTIERS RESEARCH FOUNDATION, 7(177) 1 - 12, Dec. 2013, Scientific journal
  • Diverse synchrony of firing reflects diverse cell-assembly coding in the prefrontal cortex
    Yoshio Sakurai; Tomoaki Nakazono; Seiya Ishino; Satoshi Terada; Kenji Yamaguchi; Susumu Takahashi
    JOURNAL OF PHYSIOLOGY-PARIS, ELSEVIER SCI LTD, 107(6) 459 - 470, Dec. 2013, Scientific journal
  • Exploring the neural substrate for supporting episodic memory in the hippocampus from a place cell perspective
    Takahashi, S
    Japanese Psychological Review, 心理学評論刊行会, 56(2) 186 - 200, Oct. 2013, Scientific journal
  • Hierarchical organization of context in the hippocampal episodic code
    Susumu Takahashi
    eLife, 2013(2) e00321 , 05 Feb. 2013, Scientific journal
  • Conditioned enhancement of firing rates and synchrony of hippocampal neurons and firing rates of motor cortical neurons in rats
    Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE, WILEY-BLACKWELL, 37(4) 623 - 639, Feb. 2013, Scientific journal
  • Dynamic changes of firing frequency and synchrony of the rat hippocampal neurons caused by BMI
    Sakurai Y; Takahashi S; Nomura M
    Proceedings of 3rd Internaional Symposium on Mobiligence, 206 - 210, Nov. 2009
  • Information in small neuronal ensemble activity in the hippocampal CA1 during delayed non-matching to sample performance in rats
    Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    BMC NEUROSCIENCE, BIOMED CENTRAL LTD, 10 115 , Sep. 2009, Scientific journal
  • Sub-millisecond firing synchrony of closely neighboring pyramidal neurons in hippocampal CA1 of rats during delayed non-matching to sample task
    Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    FRONTIERS IN NEURAL CIRCUITS, FRONTIERS RES FOUND, 3 9 , Sep. 2009, Scientific journal
  • Dynamic Synchrony of Local Cell Assembly
    Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
    REVIEWS IN THE NEUROSCIENCES, FREUND & PETTMAN PUBLISHERS, 19(6) 425 - 440, 2008, Scientific journal
  • Coding of spatial information by soma and dendrite of pyramidal cells in the hippocampal CA1 of behaving rats
    Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    European Journal of Neuroscience, 7, 26(7) 2033 - 2045, Oct. 2007, Scientific journal
  • Dynamic synchrony of firing in the monkey prefrontal cortex during working-memory tasks
    Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
    JOURNAL OF NEUROSCIENCE, SOC NEUROSCIENCE, 26(40) 10141 - 10153, Oct. 2006, Scientific journal
  • Real-time and automatic sorting of multi-neuronal activity for sub-millisecond interactions in vivo
    S Takahashi; Y Sakurai
    NEUROSCIENCE, PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD, 134(1) 301 - 315, 2005, Scientific journal
  • Stimulus duration in working memory is represented by neuronal activity in the monkey prefrontal cortex
    Y Sakurai; S Takahashi; M Inoue
    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE, BLACKWELL PUBLISHING LTD, 20(4) 1069 - 1080, Aug. 2004, Scientific journal
  • A new approach to spike sorting for multi-neuronal activities recorded with a tetrode - How ICA can be practical
    Susumu Takahashi; Yuichiro Anzai; Yoshio Sakurai
    Neuroscience Research, Elsevier Ireland Ltd, 46(3) 265 - 272, 01 Jul. 2003
  • Automatic sorting for multi-neuronal activity recorded with tetrodes in the presence of overlapping spikes
    S Takahashi; Y Anzai; Y Sakurai
    JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY, AMER PHYSIOLOGICAL SOC, 89(4) 2245 - 2258, Apr. 2003, Scientific journal
  • 独立成分分析を応用したマルチニューロン活動の解析
    高橋晋
    脳の科学, 25(1), Jan. 2003, Scientific journal
  • Classification of neuronal activities from tetrode recordings using independent component analysis
    S Takahashi; Y Sakurai; M Tsukada; Y Anzai
    NEUROCOMPUTING, ELSEVIER SCIENCE BV, 49 289 - 298, Dec. 2002, Scientific journal
  • Visualization Tools for Firing Correlation Based on the Joint-PSTH.
    Susumu Takahashi; Jun Yamamoto; Yuichiro Anzai
    The Fifth International Conference on Neural Information Processing(ICONIP), IOA Press, 1555 - 1558, 1998, International conference proceedings

MISC

  • Neuronal operant conditioning changes hippocampal firing frequency and synchrony in the rat
    Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 71 E184 - E184, 2011, Summary international conference
  • Neuronal mechanisms in response strategies in sequential behavior
    Seiya Ishino; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 71 E278 - E279, 2011, Summary international conference
  • Multi-neural activities in hippocampus during a dual information task
    Tomoaki Nakazono; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 71 E380 - E380, 2011, Summary international conference
  • Sequential information processing in rats in serial reaction time task
    Seiya Ishino; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 68 E286 - E286, 2010, Summary international conference
  • A dual information task for analyzing cell assembly dynamics underlying different internal cognitive process
    Tomoaki Nakazono; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 68 E286 - E286, 2010, Summary international conference
  • Dynamic neuronal plasticity revealed by invasive brain-machine interfaces
    Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 61 S30 - S30, 2008, Summary international conference
  • Hippocampal neuronal ensembles act as comparator during delayed non-matching to sample performance
    Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 61 S60 - S60, 2008, Summary international conference
  • Spatial information of hippocampal pyramidal cells along the dendrosomatic axis of behaving rats
    Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 58 S45 - S45, 2007, Summary international conference
  • Detection of cell assembly in neuroscience experiments and brain-machine interfaces
    Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 55 S42 - S42, 2006, Summary international conference
  • Sub-millisecond temporal code in the hippocampal CA1 of behaving rats
    Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
    NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 55 S64 - S64, 2006, Summary international conference

Presentations

  • The reconfigurable maze system for spatial navigation
    星野諭; 井出薫; 高橋晋
    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD-ROM), 16 May 2018
  • Can spikes originated from soma and dendrite be extracted from extracellular recordings?
    高橋 晋
    Janelia Workshop on Challenges in Extracellular Electrophysiology: Data Extraction, May 2010, Oral presentation
  • Toward a BMI for controlling an omni-directional vehicle using intended movement directions estimated from hippocampal neuronal ensemble of rats
    高橋 晋
    econd bilateral German-Japanese Workshop -Computational Neuroscience-, May 2009, Oral presentation
  • Hippocampal neuronal ensembles act as comparator during delayed non-matching to sample performance in rats
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2008, Oral presentation
  • A spike sorting technique for separating somatic and dendritic units
    高橋 晋
    RIKEN-CARMEN joint workshop on developing web services for neurophysiological data, Mar. 2008, Invited oral presentation
  • Spatial information coded by the soma and dendrite of pyramidal cells in the hippocampus of behaving rats
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2007, Poster presentation
  • Sub-millisecond synchronization among pyramidal neurons in hippocampal CA1 of rats during delayed non-matching to sample task
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2006, Poster presentation
  • New spike sorting and multi-electrode for sub-millisecond neuronal interactions in vivo
    高橋 晋
    Fifth East Asian Biophysics Symposium & Forty-Fourth Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan, Nov. 2006, Nominated symposium
  • Real-time sorting for sub-millisecond interactions in vivo
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2004, Poster presentation
  • Real-time spike sorting using independent component analysis
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2003, Poster presentation
  • Detection of Precise Functional Connections among Neighboring Neurons in Monkey Prefrontal Cortex
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2002, Poster presentation
  • Automatic spike sorting using independent component analysis
    高橋 晋
    Society for Neuroscience meeting, Nov. 2001, Poster presentation
  • Blind separation of neuronal activities from optical imaging data
    高橋 晋
    The 2nd International Workshop on independent component analysis and blind signal separation, Jun. 2000, Poster presentation
  • Visualization tools for Firing Correlation based on the Joint PSTH
    高橋 晋
    International Conference on Neural Information Processing, Oct. 1998, Poster presentation

Industrial Property Rights

  • Patent right
    小動物実験用迷路組立キット
    高橋晋
    特願2017-252076, 特開2019-115315, 特許7137179, 同志社大学
  • Patent right
    生体装着用電極
    高橋 晋
    特願2011-098603, 特開2012-228375, 特許第5771437号, 学校法人同志社
  • Patent right
    生体装着用電極
    高橋 晋
    特願2011-098603, 特開2012-228375, 学校法人 京都産業大学
  • Patent right
    スパイクソーティング装置、スパイクソーティング方法、スパイクソーティングプログラムおよび記録媒体
    高橋 晋, 櫻井 芳雄
    特願2005-118969, 特開2006-296509, 国立大学法人京都大学
  • Patent right
    スパイクソーティング装置、スパイクソーティング方法、スパイクソーティングプログラムおよび記録媒体
    高橋 晋, 櫻井 芳雄
    特願2005-099496, 特開2006-271876, 国立大学法人京都大学

Research Projects

  • 海馬場所細胞の活動操作によるエピソード記憶神経基盤の解明
    高橋 晋; 藤山 文乃; 苅部 冬紀; 畦地 裕統; 井出 薫
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2023/04 -2028/03, Principal investigator, 基盤研究(A), 同志社大学
  • 脳情報フィードバック制御による病態改善手法の開発
    井出 薫; 高橋 晋
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2023/04 -2028/03, Coinvestigator, 基盤研究(C), 同志社大学
  • 長距離ナビゲーション動物が獲得した超感覚統合メカニズムの解明
    髙橋 晋
    本研究では、生体内外の計測技術や移動データ解析手法を活用し、進化の過程で獲得した超感覚統合を多様な海洋生物から学び、五感を超えた超感覚統合メカニズムを解明する。そのため、鳥類、魚類等を含む長距離ナビゲーション動物種に跨る、神経科学、生態学、データ科学を有機的に連携した融合研究を展開する。更に、実験動物のマウス等を用いた生体内外への介入操作も行うことで、超感覚統合メカニズムを包括的に理解する。, 科学技術振興機構, 戦略的な研究開発の推進 戦略的創造研究推進事業 CREST, 2023 -2028, 同志社大学
  • Hierarchical Bio-Navigation Integrating Cyber-Physical Space
    橋本 浩一; 依田 憲; 飛龍 志津子; 高橋 晋; 西森 拓; 前川 卓也; 藤井 慶輔; 牧野 泰才; 川嶋 宏彰
    (1) 領域運営協議:キックオフシンポジウム(12月8日、130名参加)を開催した。また、計画研究代表者による領域運営会議を開催し(計6回)、領域全体としての計画や実施方法などに関して議論した。 (2) 技術的支援:A01依田G、飛龍G、A02橋本G、前川Gの共同研究を支援し、装着型ログボットの開発を行った。A02藤井Gが中心となり、依田G、飛龍G、髙橋Gの共同研究を支援し、海鳥、コウモリ、マウスなどの動物ナビゲーション解析機械学習プログラムを開発し、成果を情報系トップ国際会議で発表した。 (3)融合的若手研究者育成支援:オンライン上で、領域計画班交流会(10月4日、50名参加)の企画・運営を行った。また、融合研究促進のために、領域勉強会を計4回実施し(のべ150名参加)、シニアと若手による発表を隔月で行った。 (4) 各分野の学会への組織的な展開:融合研究体制を領域外研究者に広げるため、国際会議(1件:ICMMA協賛)を開催した。 (5) 広報活動:分野融合的な取り組みの成果アウトリーチのため、領域ウェブサイトの構築・公開、論文出版のプレスリリース、講演会、ニュースレター発行などを行った。また、領域の成果を纏めた英語による専門書の執筆準備を開始した。, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2021/09 -2026/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A), Tohoku University
  • 場所細胞・格子細胞活動の計測と操作による階層ナビゲーションの機能解明
    高橋 晋
    日本学術振興会, 科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A), 2021/09 -2026/03, Principal investigator, 学術変革領域研究(A), 同志社大学
  • Elucidation of functional dopamine neuronal subsets
    藤山 文乃; 高橋 晋; 和久 剛; 苅部 冬紀; 平井 康治
    パーキンソン病の原因は黒質緻密部のドーパミン神経細胞の変性脱落であるが、黒質緻密部のどのドーパミン神経細胞サブセットの変性脱落がパーキンソン病のどの症状を引き起こすのかはわかっていない。これまでの研究で、黒質緻密部のドーパミン神経細胞には共発現する遺伝子の違いなどにより、複数のグループに分類されることが知られている。また、応募者らを含む複数のグループの研究により、黒質緻密部のドーパミン神経細胞は、その領域ごとに不明瞭ながら近接した線条体領域へ投射するトポグラフィーを示すことがわかっているが、このような投射様式の違いと遺伝子発現の違いとを結びつける要因が何であるかはわかっていない。言い換えれば、多様性をもつ個々の神経細胞が機能的回路を形成する原理が解明されていない。本研究課題では、ドーパミン神経細胞の投射様式および電気生理学的特性と、遺伝子発現プロファイリングとの相関を明らかにし、機能的ドーパミン神経細胞サブセットを同定することで、大脳基底核回路の機能的解明と、パーキンソン病の病態解明、治療アプローチの可能性を探る。昨年度はまず、中脳黒質のドーパミン神経細胞に経シナプスかつ順行性に運ばれるウイルスベクタとそれを注入するための動物を準備した。まずこのウイルスベクタの特異性を形態学的に検証した。また、このウイルスベクタを中脳黒質のドーパミン神経細胞に注入し、神経投射軸索終末の可視化を行った。, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2020/04 -2025/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University
  • 場所細胞活動のリプレイを活用したエピソード記憶メカニズムの理解
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 基盤研究(A), 2019/04 -2024/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • 小型動物を用いた段階的に分析可能な人工視覚実験系の確立
    増田 明; 春田 牧人; 高橋 晋
    本研究は、視覚を取り戻す治療法として、「低侵襲な人工視覚」として「脳外部からの光遺伝学的刺激」に着目し、その有効な刺激方法を見出すための手段として、①動物における神経活動の刺激時の活性化動態と②刺激誘導される視覚応答の神経活動イメージングとを結びつけ、統合的に理解を深めるものである。 本年度は、「人工視覚分離課題」をラット頭部固定下でのデュアルリッキングシステムによる行動実験において試験的に稼働させた。「人工視覚分離課題」とは、脳一次視覚野へ光刺激を与えたときの刺激部位の違いを動物へ学習させる新規の分離学習課題である。 ラットの左右脳半球それぞれの視覚野神経細胞にアデノ随伴ウイルスベクターを介して神経細胞を活性化させる光駆動タンパク質であるChRmineあるいは抑制化させる光駆動タンパク質であるJawsを発現させ、620nmのレーザー光にて頭頂付近から左右どちらかの一次視覚野へ照射することで光遺伝学刺激の系を構築した。そして、その刺激に応じて1本のリッキングバーへラットがリッキングを行った報酬として水を与えるように行動学習課題を設定した。パルアルブミン陽性抑制性細胞(PV)に選択的にJawsを発現させたラットにおいて、課題を与えたところ、正答率はトライアル実施数増加によって統計的有意に上昇したことから、一定の分離学習が成立することが確認できた。 脳活動イメージングの実験として、小型イメージングデバイスMiniscopeのバージョン4を組み立て、視覚野神経細胞で発現させたGCaMP系シリーズのカルシウム標識センサータンパク質の観察を行った。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2020/04 -2023/03, Coinvestigator, 基盤研究(C)
  • Systems Science of Bio-Navigation
    Hashimoto Koichi
    The Systems Science of Biological Navigation (International Activity Support Group) promoted international research activities by holding international competitions on navigation analysis methods, inviting young researchers to travel abroad, and inviting distinguished researchers to Japan. Specifically, with animal and human trajectory datasets made public, we held competitions on algorithms to understand behaviors from the trajectories. The winners of these competitions were invited to international symposiums and conferences hosted by this project, providing opportunities for young researchers and students to interact with each other. This exchange led to the establishment of a new international collaborative research network. In addition, tutorials and workshops were held at several international conferences to discuss the research of this group with overseas researchers., Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2016/06 -2022/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Tohoku University
  • Systems Science of Bio-Navigation
    Hashimoto Koichi
    In the "Systems Science of Bio-navigation", we aimed to establish a new academic field to measure, analyze, model and verify human and animal movement behavior. As a result of active interdisciplinary research, we have developed a series of state-of-the-art small multidimensional sensor devices called "Logbot" (logging robot). We have also developed a set of softwares for data-driven analysis of the measured multidimensional movement data. By using these methods, we have succeeded in elucidating novel behavior of wild animals and in mathematical modeling of navigation of various animal species., Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2016/06 -2021/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Tohoku University
  • ラットの神経回路基盤同定による地図記憶参照型ナビゲーションの機能解明
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 新学術領域(計画研究), 2016/06 -2021/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • 脳情報フィードバック制御を活用した病態進行の予測・改善手法の開発(辞退)
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 基盤研究(B)特設分野, 2016/07 -2020/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • 場所細胞活動の操作によるエピソード記憶の想起メカニズムの解明
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 2016/04 -2020/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • 海馬場所細胞の可塑性と樹状突起活動の因果関係の解析
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 挑戦的萌芽研究, 2016/04 -2019/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • Morphological analysis of neurocircuit for adaptive shift
    Fujiyama Fumino; Karube Fuyuki; Takahashi Susumu
    Recent studies revealed that region-specific changes in neural activity in basal ganglia during the different phases of skill learning. The neostriatum has a mosaic organization consisting of striosome and matrix compartments. However, clarifying the input/output organization of striatal compartments has been difficult because of its complex structure. We recently demonstrated that the source of thalamostriatal projections are highly organized in striatal compartments. This finding indicated that the functional properties of striatal compartments are influenced by their cortical and thalamic afferents, presumably with different time latencies. In addition, these afferents likely support the unique dynamics of striosome and matrix compartments. In this manuscript, we review the anatomy of basal ganglia networks with regard to striosome/matrix structure. We place specific focus on thalamostriatal projections at the population and single neuron level., Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2014/07 -2019/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Doshisha University
  • 脳情報を解読し操作する脳―機械直結型医療システムの研究開発
    高橋晋
    総務省, 戦略的情報通信研究開発推進事業(SCOPE)若手ICT等研究者育成型研究開発(フェーズII), 2016/04 -2018/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • Parallel functional neural circuitry of the basal ganglia with regard to projection from cerebral cortex
    Karube Fuyuki; FUJIYAMA Fumino
    The basal ganglia are important on motor behavior and learning, and also relates to various movement disorders. In this study, we investigated input/output neural circuitry involved in the basal ganglia, cerebral cortex, and thalamus, and found new insights on possible functions of the basal ganglia. On the external segment of globus pallidus (GPe), one of the relay nuclei of the basal ganglia, we found three main cell population distinguished by molecular expression profiles and electrophysiological properties. One type of them massively inhibited dopaminergic neurons in substantia nigra pars compacta, and also was excited by application of Substance P. We also found direct cortical excitation of GPe neurons. In the striatum, we found parvalbumin-expressing interneurons were innervated by both motor thalamic nuclei and motor cortex and the rules of these two excitatory innervation differed from each other., Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2014/04 -2018/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Doshisha University
  • 海馬場所細胞の可塑性と樹状突起逆伝播スパイクの関係性の解析
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 挑戦的萌芽研究, 2013/04 -2017/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • 介入による脳内発振現象の制御と新規治療法の開発
    高橋晋
    科学研究費助成事業, 新学術領域研究(公募), 2016/04 -2016/09, Principal investigator, Competitive research funding
  • 脳情報を解読し操作する脳―機械直結型医療システムの研究開発
    高橋晋
    総務省, 戦略的情報通信研究開発推進事業(SCOPE)若手ICT等研究者育成型研究開発(フェーズI), 2015/08 -2016/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • Re-evaluation of the basal ganglia network in rat
    Fujiyama Fumino; KARUBE Fuyuki; TAKAHASHI Susumu
    A fundamental organizing principle of the striatum is the striosome/matrix system that is defined by inputs/outputs and neurochemical markers. The thalamostriatal projection is highly heterogeneous originating in many subnuclei of the thalamus including the midline (ML) and intralaminar (IL) nuclei. In the striatum, ML neurons preferentially innervated striosomes, whereas parafascicular neurons preferentially innervated the matrix. Almost all single thalamostriatal neurons favoring striosome or matrix compartments also innervated the cerebral cortical area that supplied cortical input to the same striatal compartment. We thus revealed that thalamostriatal projections are highly organized 1) by the similarity in morphological characteristics and 2) their preference for the striatal compartments and cortical areas., Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2013/04 -2016/03, Coinvestigator, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Doshisha University
  • 単一ニューロンから領野まで統合的に解析する全脳記録法の開発
    高橋 晋
    科学研究費助成事業, 基盤研究(B), 2012/04 -2016/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • Analysis of information representation and transformation by the soma and dendrite of the hippocampal place cells
    TAKAHASHI Susumu
    Since hippocampal pyramidal neurons discharge specifically at a certain location in the environment, they are termed ‘place cell’. However, recent studies indicate that the place field can be changed in relation to where the animal had just been, where it is about to go next and what demand it currently faces. In the present study, conducting a multifaceted experiment in which many hippocampal neurons are simultaneously monitored during repeated exposures to either spatiotemporal or non-spatial contexts in a constant spatial environment, I succeeded to monitor the changes and dynamics of the hippocampal place code. As a result, I found that the location and firing rate within the place field represents the information for journey and task-demand, respectively. Moreover, all of the information can be simultaneously preserved in the hippocampal ensemble activity to form episodes, Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, 2011/04 -2013/03, Principal investigator, Competitive research funding, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
  • 意図した方向を解読し移動車を操作するBMIの開発
    高橋 晋
    独立行政法人科学技術振興機構, 戦略的創造推進研究事業 さきがけ, 2008/10 -2012/03, Principal investigator, Competitive research funding
  • 高齢脳の学習能力と可塑性のBMI法による解明
    櫻井芳雄
    (独)科学技術振興機構, 戦略的創造研究推進事業 CREST, 2006 -2008, Competitive research funding
  • 脳神経活動が機械を操作するためのインターフェイス
    高橋 晋
    本年度は、脳神経活動が機械を操作するためのインターフェイスの実用試験を行った。昨年度開発したリアルタイムにマルチニューロン活動を単一ニューロン活動に分離するためのシステム(RASICA)を更に拡張し、インターフェイスの精度を向上させた。また、昨年度にラット海馬から計測した予備データをRASICAシステムで解析することで、インターフェイスの作動原理の候補と成り得るロバストな同期活動現象を発見した。 1、ラットが実際に行動することなく、脳神経活動が機械を操作するためのインターフェイスを介すことで、脳活動だけで報酬を得ることを検証した。 2、RASICAシステムから取得できるニューロン群の情報をリアルタイムに視覚化するツールを開発した。 3、高い音と低い音の違いを遅延期間後に判別するdelayed non-matching to sample taskを遂行中のラットの海馬に特殊電極(Dodecatrode)を5本刺入して、複数のマルチニューロン活動を記録した。このデータをRASICAシステムで解析したところ、近傍のニューロン群が1ミリ秒以下の精度で同期活動をしている現象を発見した。 本年度で本研究課題の目的である脳神経活動が機械を操作するためのインターフェイスが完成した。この革新的なインターフェイスを用いることで、既存手法では検証することが困難であった脳内可塑性についての研究を今後発展的に行っていく予定である。 昨年度に開発したRASICAシステムとdodecatrodeについての研究は、Neuroscience誌上で発表された。その内容は国内特許出願中であり、PCT出願準備中である。また、今年度の成果(1)と(3)については、学術雑誌に投稿準備中である。, (独)日本学術振興会, 特別研究員奨励費, 2003/04 -2006/03, Principal investigator, Competitive research funding, 特別研究員奨励費, 京都大学
  • 独立成分分析によるマルチニューロン活動の分離
    高橋 晋
    (財)日本科学協会, 笹川科学研究助成, 2001/04 -2002/03, Principal investigator, Competitive research funding

Media Coverage

  • 脳の中のGPS「場所細胞」, Internet, 公益財団法人 テルモ生命科学芸術財団, フクロウ博士の森の教室, 01 Oct. 2016
  • N/A, Media report, NHK E-Tele, ScienceZERO, 30 Nov. 2014

Teaching Experience

  • 神経情報計算論・統計
    同志社大学
  • 脳科学研究特殊実験
    同志社大学
  • 脳科学研究基礎実験
    同志社大学
  • 脳科学研究戦略
    同志社大学
  • 研究安全と倫理
    同志社大学
  • 神経科学入門
    同志社大学
  • 神経生物物理学
    同志社大学
  • 記憶と学習
    同志社大学
  • ニューロサイエンス入門2
    同志社大学
  • 行動認知神経科学
    同志社大学
  • 人間情報処理入門
    京都産業大学
  • 視覚心理物理実験
    京都産業大学
  • 知的アルゴリズム
    京都産業大学
  • 脳科学入門
    京都産業大学
  • 特別研究II
    京都産業大学
  • 特別研究I
    京都産業大学