| 髙橋 晋 |  |
| タカハシ ススム | |
| 脳科学研究科 | |
| 一貫制博士課程教授 |
Last Updated :2025/04/25
研究者情報
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研究キーワード
研究分野
経歴
- 同志社大学大学院 脳科学研究科 システム脳科学分野, 認知行動神経機構部門, 教授, 2017年04月 - 現在
- 同志社大学大学院 脳科学研究科 システム脳科学分野 神経回路形態部門, 准教授, 2012年04月 - 2017年03月
- （独）科学技術振興機構, さきがけ研究員, 2008年10月 - 2012年03月
- 京都産業大学 コンピュータ理工学部, Faculty of Computer Science and Engineering, 助教, 2008年04月 - 2012年03月
- （独）科学技術振興機構, 研究員, 2006年04月 - 2008年03月
- 京都大学大学院 文学研究科 心理学教室, Graduate School of Letters, 日本学術振興会 特別研究員（ＰＤ）, 2003年04月 - 2006年03月
- 慶應義塾大学大学院 理工学研究科, 修了 博士（工学）, - 2003年03月
学位
所属学協会
受賞
論文
- 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年, 研究論文（学術雑誌） - 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年, 研究論文（学術雑誌） - 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, 26(12) 108536 - 108536, 2023年12月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 2023年02月08日, 研究論文（学術雑誌） - 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), 2022年12月02日, 研究論文（学術雑誌） - 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), 2022年09月16日, 研究論文（学術雑誌） - Head direction cells in a migratory bird prefer north.
Susumu Takahashi; Takumi Hombe; Sakiko Matsumoto; Kaoru Ide; Ken Yoda
Science advances, 8(5) eabl6848 , 2022年02月04日, 研究論文（学術雑誌） - 【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, 2022年01月 - 空間認知における海馬と嗅内皮質の役割
澤谷郁哉; 井出薫; 髙橋晋
Clinical Neuroscience, 40(1) 42 - 46, 2022年01月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 9(1) 9 , 2021年02月, 研究論文（学術雑誌） - 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年, 研究論文（国際会議プロシーディングス） - 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, 2020年10月20日, 研究論文（学術雑誌） - Reinforcement schedules differentially affect learning in neuronal operant conditioning in rats.
Kichan Song; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
Neuroscience research, 153 62 - 67, 2020年04月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 2020年01月24日, 研究論文（学術雑誌） - 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, 8, 2019年11月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 2019年08月 - 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年, 研究論文（国際会議プロシーディングス） - The Hippocampal Ensemble Code for Spatial Navigation and Episodic Memory.
Takahashi S
Advances in neurobiology, 21 49 - 70, 2018年 - Substance P effects exclusively on prototypic neurons in mouse globus pallidus
Kazuko Mizutani; Susumu Takahashi; Shinichiro Okamoto; Fuyuki Karube; Fumino Fujiyama
BRAIN STRUCTURE & FUNCTION, 222(9) 4089 - 4110, 2017年12月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 2017年11月01日 - 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, 222(5) 2359 - 2378, 2017年07月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 45(10) 1313 - 1324, 2017年05月, 研究論文（学術雑誌） - 脳内ナビゲーション・システム -海馬の場所細胞-
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年 - 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, 66(6) 435 - 446, 2016年11月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 36(21) 5736 - 5747, 2016年05月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 2016年02月, 研究論文（学術雑誌） - Episodic-like memory trace in awake replay of hippocampal place cell activity sequences
Susumu Takahashi
ELIFE, 4 e08105 , 2015年10月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 9(JUNE) 95 , 2015年06月22日, 研究論文（学術雑誌） - 大脳基底核を巡る伝導路
高橋晋; 藤山文乃
Clinical Neuroscience, 33(7), 2015年06月, 研究論文（学術雑誌） - Morphological elucidation of basal ganglia circuits contributing reward prediction
Fumino Fujiyama; Susumu Takahashi; Fuyuki Karube
FRONTIERS IN NEUROSCIENCE, 9, 2015年02月, 研究論文（学術雑誌） - Morphological elucidation of basal ganglia circuits contributing reward prediction.
Fujiyama F; Takahashi S; Karube F
Frontiers in neuroscience, 9(6) 1 - 9, 2015年, 研究論文（学術雑誌） - Rule switching affects cross-frequency couplings in rat hippocampus
Nakazono, T; Takahashi, S; Sakurai, Y
Advances in Cognitive Neurodynamics (V), 283 - 290, 2015年 - 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年, 研究論文（学術雑誌） - Oscillatory interaction between amygdala and hippocampus coordinates behavioral modulation basedon reward expectation
Satoshi Terada; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
FRONTIERS IN BEHAVIORAL NEUROSCIENCE, 7(177) 1 - 12, 2013年12月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 107(6) 459 - 470, 2013年12月, 研究論文（学術雑誌） - 海馬場所細胞の活動からエピソード記憶を支える神経基盤を探る
高橋晋
心理学評論, 心理学評論刊行会, 56(2) 186 - 200, 2013年10月, 研究論文（学術雑誌） - Hierarchical organization of context in the hippocampal episodic code
Susumu Takahashi
eLife, 2013(2) e00321 , 2013年02月05日, 研究論文（学術雑誌） - 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, 37(4) 623 - 639, 2013年02月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 2009年11月 - 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, 10 115 , 2009年09月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 3 9 , 2009年09月, 研究論文（学術雑誌） - Dynamic Synchrony of Local Cell Assembly
Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
REVIEWS IN THE NEUROSCIENCES, 19(6) 425 - 440, 2008年, 研究論文（学術雑誌） - 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, 26(7) 2033 - 2045, 2007年10月, 研究論文（学術雑誌） - Dynamic synchrony of firing in the monkey prefrontal cortex during working-memory tasks
Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
JOURNAL OF NEUROSCIENCE, 26(40) 10141 - 10153, 2006年10月, 研究論文（学術雑誌） - Real-time and automatic sorting of multi-neuronal activity for sub-millisecond interactions in vivo
S Takahashi; Y Sakurai
NEUROSCIENCE, 134(1) 301 - 315, 2005年, 研究論文（学術雑誌） - 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, 20(4) 1069 - 1080, 2004年08月, 研究論文（学術雑誌） - 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, 46(3) 265 - 272, 2003年07月01日 - Automatic sorting for multi-neuronal activity recorded with tetrodes in the presence of overlapping spikes
S Takahashi; Y Anzai; Y Sakurai
JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY, 89(4) 2245 - 2258, 2003年04月, 研究論文（学術雑誌） - 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), 2003年01月, 研究論文（学術雑誌） - Classification of neuronal activities from tetrode recordings using independent component analysis
S Takahashi; Y Sakurai; M Tsukada; Y Anzai
NEUROCOMPUTING, 49 289 - 298, 2002年12月, 研究論文（学術雑誌） - 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), 1555 - 1558, 1998年, 研究論文（国際会議プロシーディングス）
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年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - Neuronal mechanisms in response strategies in sequential behavior
Seiya Ishino; Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 71 E278 - E279, 2011年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - 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年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - 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年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - 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年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - Dynamic neuronal plasticity revealed by invasive brain-machine interfaces
Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 61 S30 - S30, 2008年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - 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年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - 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年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - Detection of cell assembly in neuroscience experiments and brain-machine interfaces
Yoshio Sakurai; Susumu Takahashi
NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 55 S42 - S42, 2006年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議） - Sub-millisecond temporal code in the hippocampal CA1 of behaving rats
Susumu Takahashi; Yoshio Sakurai
NEUROSCIENCE RESEARCH, ELSEVIER IRELAND LTD, 55 S64 - S64, 2006年, 研究発表ペーパー・要旨（国際会議）
講演・口頭発表等
- 空間ナビゲーションのための再構成迷路システム
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), 2018年05月16日 - Can spikes originated from soma and dendrite be extracted from extracellular recordings?
高橋 晋
Janelia Workshop on Challenges in Extracellular Electrophysiology: Data Extraction, 2010年05月, 口頭発表（一般） - 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-, 2009年05月, 口頭発表（一般） - Hippocampal neuronal ensembles act as comparator during delayed non-matching to sample performance in rats
高橋 晋
Society for Neuroscience meeting, 2008年11月, 口頭発表（一般） - A spike sorting technique for separating somatic and dendritic units
高橋 晋
RIKEN-CARMEN joint workshop on developing web services for neurophysiological data, 2008年03月, 口頭発表（招待・特別） - Spatial information coded by the soma and dendrite of pyramidal cells in the hippocampus of behaving rats
高橋 晋
Society for Neuroscience meeting, 2007年11月, ポスター発表 - 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, 2006年11月, ポスター発表 - 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, 2006年11月, シンポジウム・ワークショップパネル（指名） - Real-time sorting for sub-millisecond interactions in vivo
高橋 晋
Society for Neuroscience meeting, 2004年11月, ポスター発表 - Real-time spike sorting using independent component analysis
高橋 晋
Society for Neuroscience meeting, 2003年11月, ポスター発表 - Detection of Precise Functional Connections among Neighboring Neurons in Monkey Prefrontal Cortex
高橋 晋
Society for Neuroscience meeting, 2002年11月, ポスター発表 - Automatic spike sorting using independent component analysis
高橋 晋
Society for Neuroscience meeting, 2001年11月, ポスター発表 - Blind separation of neuronal activities from optical imaging data
高橋 晋
The 2nd International Workshop on independent component analysis and blind signal separation, 2000年06月, ポスター発表 - Visualization tools for Firing Correlation based on the Joint PSTH
高橋 晋
International Conference on Neural Information Processing, 1998年10月, ポスター発表
産業財産権
- 特許権
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 - 特許権
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 - 特許権
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 - 特許権
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 - 特許権
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
共同研究・競争的資金等の研究課題
- 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年04月 -2028年03月, 研究代表者, 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年04月 -2028年03月, 研究分担者, 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年 -2028年, 同志社大学 - サイバー・フィジカル空間を融合した階層的生物ナビゲーション
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。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2021年09月 -2026年03月, 研究分担者, 学術変革領域研究(A), 東北大学 - 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年09月 -2026年03月, 研究代表者, 学術変革領域研究(A), 同志社大学 - 機能的ドーパミン神経細胞サブセットの解明
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。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2020年04月 -2025年03月, 研究分担者, 基盤研究(B), 北海道大学 - 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年04月 -2024年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年04月 -2023年03月, 研究分担者, 基盤研究(C) - 生物ナビゲーションのシステム科学（国際活動支援班）
橋本 浩一; 木村 幸太郎; 妻木 勇一; 竹内 一郎; 前川 卓也; 玉木 徹; 依田 憲; 飛龍 志津子; 高橋 晋; 小川 宏人
生物ナビゲーションのシステム科学（国際活動支援班）では、ナビゲーション分析手法に関する国際コンペティション、若手研究者の海外渡航、研究者招聘を実施し、本領域の国際的な研究活動を促進した。具体的には、動物や人の軌跡データセットを公開し、そこから正しい行動を類推するアルゴリズムを競う国際コンペティションを開催した。それらの優勝者を本領域主催の国際シンポジウムや領域会議に招聘し、若手研究者や学生が交流できる場を提供した。その交流を契機として新たな国際連携研究ネットワークを構築した。また、いくつかの国際会議において、本領域の研究内容を海外研究者と共に議論するチュートリアル・ワークショップを開催した。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2016年06月 -2022年03月, 研究分担者, 新学術領域研究(研究領域提案型), 東北大学 - 生物ナビゲーションのシステム科学（総括班）
橋本 浩一; 木村 幸太郎; 妻木 勇一; 竹内 一郎; 前川 卓也; 玉木 徹; 依田 憲; 高橋 晋; 飛龍 志津子; 小川 宏人
本領域では「ヒトや動物の移動行動を計測し、分析し、モデルとして理解し、検証する」という新たな学問分野を創設することを目指した。積極的な異分野融合研究の成果として、最先端の小型多次元センサデバイスであるログボット（ロギングロボット）のハードウェア開発、および計測された多次元移動情報からのデータ駆動型分析プラットフォーム群を開発した。さらに本領域で得られた様々な動物種のデータに適用することによる、動物のこれまでに知られていなかった生態の解明や、生物ナビゲーションの数理モデル化などに成功した。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2016年06月 -2021年03月, 研究分担者, 新学術領域研究(研究領域提案型), 東北大学 - 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年06月 -2021年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年07月 -2020年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年04月 -2020年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年04月 -2019年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 運動学習の獲得と実現に関わる神経回路の構造基盤と機能変化
藤山 文乃; 窪田 芳之; 苅部 冬紀; 高橋 晋
最近この運動学習の過程には、線条体の異なる領域間での機能シフトが関与するという報告がある。しかし大脳皮質―基底核―視床ループは、点対点の、あるいは部位ごとの整然とした中継によって構成されているわけではなく、獲得期から熟練期への機能シフトを担う“真の機能領域”がこのループにおいて何に規定されているのかはほとんどわかっていない。そこで本計画研究では、まず形態学、電気生理学、光遺伝学を系統的に組みあわせて解析し、線条体コンパートメントと大脳皮質―基底核―視床ループにおける機能的な結合様式を同定した。さらに皮質入力と視床入力の差異を調べることで、各々のシナプス特性の違いを解明した。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2014年07月 -2019年03月, 研究分担者, 新学術領域研究(研究領域提案型), 同志社大学 - 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年04月 -2018年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 大脳皮質-大脳基底核投射から見た基底核神経回路の機能的並列性
苅部 冬紀; 高橋 晋; 藤山 文乃
大脳基底核は運動や学習に重要な機能を持ち、様々な運動障害性疾患に関わっている。本研究では、大脳基底核への多様な入出力回路を詳細に研究し、次のような成果を得た。 基底核の一部である淡蒼球外節は、物質発現と電気生理学的性質から区別される主に三種類の細胞からなり、そのうち一種類の細胞は、黒質のドーパミン細胞を抑制すること、ならびにサブスタンスP（神経修飾物質）により興奮することを見出した。また、淡蒼球外節には従来明らかでなかった大脳皮質からの直接投射があることを見出した。さらに、別の基底核である線条体の介在細胞の一種は運動性視床と皮質運動野から互いに異なる法則で興奮性入力を受けていることを発見した。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2014年04月 -2018年03月, 研究分担者, 基盤研究(C), 同志社大学 - 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年04月 -2017年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年04月 -2016年09月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年08月 -2016年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 大脳基底核の反回性回路を検証する
藤山 文乃; 苅部 冬紀; 高橋 晋; 松田 和郎
視床から線条体への投射においてストリオソームとマトリックス各々に特徴的なネットワークがあるのではないかと考え、膜移行性シグナルをつけたウイルスベクタによる単一ニューロントレースを行った。その結果、束傍核はマトリックスに優位に、正中核群からはストリオソーム優位に、束傍核以外の髄板内核群からはストリオソームとマトリックスに同程度の投射があることがわかった。さらに、ストリオソームやマトリックスに特異的に投射する視床亜核の大脳皮質への投射先は、その視床亜核が投射している線条体のコンパートメントに優位に投射している皮質領域であることがわかった。, 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 2013年04月 -2016年03月, 研究分担者, 基盤研究(B), 同志社大学 - 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年04月 -2016年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 海馬場所細胞の細胞体と樹状突起による情報表現と情報変換の解析
高橋 晋
海馬の錐体細胞はある特定の位置に対応して発火する場所受容野を持つため、場所だけの情報を持つ場所細胞と呼ばれてきた。ところが最近の研究では、道程の違いや課題の違いに合わせて場所受容野が変化することが次々と報告されている。本研究では、異なる道程と課題を巧妙に組み合わせた課題を設定することで、この場所受容野の変化を同一の実験系で計測することに成功した。その結果、場所受容野の位置とその発火頻度の変化が、道程の違いと課題の違いに対して、それぞれ独立に対応することを明らかにした。更に、この場所細胞の集団的活動がエピソードを形成することを発見した。, 科学研究費助成事業, 挑戦的萌芽研究, 2011年04月 -2013年03月, 研究代表者, 競争的資金, 挑戦的萌芽研究 - 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年10月 -2012年03月, 研究代表者, 競争的資金 - 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年 -2008年, 競争的資金 - 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年04月 -2006年03月, 研究代表者, 競争的資金, 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年04月 -2002年03月, 研究代表者, 競争的資金
メディア報道
- 脳の中のGPS「場所細胞」, インターネットメディア, 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, 2016年10月01日
- No.486 青色LEDだけじゃない！ ノーベル賞特集, テレビ・ラジオ番組, NHK Eテレ, サイエンスZERO, 2014年11月30日
担当経験のある科目（授業）
- 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
研究シーズ
- 再構成可能な迷路キーワード：神経科学一般、動物行動試験、記憶学習、意志決定研究テーマの分野：ライフサイエンス, 医療・創薬概要：動物の記憶学習などを調べるために様々な形状の迷路が考案されてきましたが、その形状を変更することは容易ではありませんでした。本研究で開発した再構成可能な迷路は、LEGOのように様々なパーツを組み合わせることで、柔軟かつ拡張可能な形で迷路を迅速に構成することができます。使用用途、応用例等：
迷路形状を柔軟に変更できるため、一つの部屋で様々な行動テストを実施できます。拡張性があるため、迷路形状を自在に拡張できます。
迷路形状の再現性が高く、繰り返し可能テストが可能なことから、動物の記憶学習に関する基礎研究から、遺伝子改変動物の表現型を同定するためのテストバッテリーなどに活用することが期待できます。備考：小原医科産業（販売）特許情報：特開2019－115315 「小動物実験用迷路組立キット」、発明者：高橋晋、出願人：学校法人同志社