感覚情報に基づいて行動する際、脳内でどのような計算がどのようなメカニズムで行われているかを、回路レベルで理解したい。

風間 北斗

風間 北斗, Ph.D.

知覚神経回路機構研究チーム チームリーダー
hokto.kazama [at] riken.jp

研究内容

我々は、絶えず外界から獲得する感覚情報に基づいて思考し、判断を下し、行動します。例えば、好物の匂いを感じれば歩みを進め、懐かしい匂いに遭遇すれば暫し過去を回想し、腐敗物の匂いを感じれば回避します。しかしながら、知覚を生み出す神経のメカニズムはまだ良く分かっていません。当研究チームは、感覚器官から得られた情報がどのように処理されることによって知覚が形成され、それが経験や環境によってどのように変化するのかを理解することを目指します。

この目標を達成するために、様々な利点を備えたショウジョウバエをモデル動物として用います。脳を構成する神経細胞の数が少ないので、多くの細胞を同定し、調べることができます。電気生理やイメージングの手法を用いて、生きた個体内において、感覚刺激に対する神経細胞の応答を記録できます。遺伝学を用いて、細胞を標識するだけでなく、その活動を変化させられます。一方では、感覚入力を精確に制御できる仮想空間において動物の行動を追跡する技術を用いて、間接的に動物の知覚を読み取れます。これらのデータを組み合わせて神経活動と行動の関係性を表す数理モデルを構築し、脳が行う情報処理を明らかにします。更に、知覚を支える神経メカニズムを、細胞、シナプス、回路レベルで理解することを目指します。

研究主分野

研究関連分野

キーワード

主要論文

  1. Endo, K., Tsuchimoto, Y., Kazama, H.:
    "Synthesis of conserved odor object representations in a random, divergent-convergent network."
    Neuron 108, (2020).
    10.1016/j.neuron.2020.07.029
  2. Shiozaki, H.M., Ohta, K., Kazama, H.:
    "A multi-regional network encoding heading and steering maneuvers in Drosophila."
    Neuron 106, 126-141 (2020).
    10.1016/j.neuron.2020.01.009
  3. Ando, T., Sekine, S., Inagaki, S., Misaki, K., Badel, L., Moriya, H., Sami, M.M., Chihara, T., Kazama, H., Yonemura, S., Hayashi, S.:
    "Nanopore formation in the cuticle of the insect olfactory sensillum."
    Current Biology 29, 1512-1520 (2019).
    10.1016/j.cub.2019.03.043
  4. Fujisawa, S., Kazama, H.:
    "Circuits and neural dynamics underlying behavior."
    Neuroscience Research 140, 1-2 (2019).
    10.1016/j.neures.2019.01.002
  5. Mercier, D., Tsuchimoto, Y., Ohta, K., Kazama, H.:
    "Olfactory landmark-based communication in interacting Drosophila."
    Current Biology 28, 2624-2631 (2018).
    10.1016/j.cub.2018.06.005
  6. Takagi, S., Cocanougher, B.T., Niki, S., Miyamoto D., Kohsaka, H., Kazama, H., Fetter, R.D., Truman, J.W., Zlatic, M., Cardona, A., Nose, A.:
    "Divergent connectivity of homologous command-like neurons mediates segment-specific touch responses in Drosophila."
    Neuron 96, 1373-1387 (2017).
    10.1016/j.neuron.2017.10.030
  7. Shiozaki, H.M. and Kazama, H.:
    "Parallel encoding of recent visual experience and self-motion during navigation in Drosophila."
    Nature Neuroscience 20, 1395-1403 (2017).
    10.1038/nn.4628
  8. Inada, K., Tsuchimoto, Y., Kazama, H.:
    "Origins of cell-type-specific olfactory processing in the Drosophila mushroom body circuit."
    Neuron 95, 357-367 (2017).
    10.1016/j.neuron.2017.06.039
  9. Badel, L., Ohta, K., Tsuchimoto, Y., Kazama, H.:
    "Decoding of context-dependent olfactory behavior in Drosophila."
    Neuron 91, 155-167 (2016).
    10.1016/j.neuron.2016.05.022
  10. Kazama H.:
    "Systems neuroscience in Drosophila: conceptual and technical advantages."
    Neuroscience 296, 3-14 (2015).
    10.1016/j.neuroscience.2014.06.035