Brain Mapping by Integrated
Neurotechnologies for Disease Studies
革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト

Project Mission
プロジェクトミッション

Paradigm Shift in Brain Science Researchwere launched: the BRAIN Initiative (Brain Research throughAdvancing Innovative Neurotechnologies) in the United

技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト」を

ヒトの脳は1000億個もの神経細胞が特有のネットワークを形

当プロジェクトから得られる脳構造・機能マップは、今後脳科学の成し、膨大な情報を処理し、ヒトに特有の複雑な脳機能を実現応用技術の高度化や疾患克服に向けた研究に貢献していきます。

しています。この複雑な情報処理の仕組みを解明する上で、こプログラムスーパーバイザー・オフィサーとして本プロジェク

れまでの研究手法には限界がありました。神経細胞レベルでのトを担当するにあたり、こうした大きな流れを意識した上で今測定をする場合にはごく限られた数の細胞しか調べられず、逆後、国内外の様々な研究機関等と連携し、このチャレンジングに脳の広い範囲の活動を知りたい場合には何十万個という神経な研究プロジェクトを推進してまいります。

2014 年度から開始いたしました。今後 10 年間で脳の構造と機能を様々な階層でマッピングすることを目指しています。

With a network of some 100 billion neurons, the humanStates, and the Human Brain Project (HBP) in Europe.

brain processes a huge amount of information to perform

In parallel with these initiatives in the US and Europe, Japanthe complex functions that make us unique. Conventional

formulated its own 10-year project to achieve the following

research methods have only had limited success inthree objectives: to focus on studies of non-human primate

unraveling the mechanisms of this intricate information

brains that will directly link to better understanding of theprocessing network. When taking measurements athuman brain; to elucidate the neural networks involved in

the neuron level, only a small number of cells can besuch brain disorders as dementia and depression; and to細胞の集団的な活動の平均値しか測れませんでした。したがっexamined at one time. Conversely, activity of a large

promote close cooperation between basic and clinicalて細胞レベルで脳のネットワーク全体を解析することは不可能

brain area can be estimated only through the averaged

research related to the brain. Dubbed Brain Mapping byというのが研究者の常識でした。

activities of a local neuronal population of several hundred

Integrated Neurotechnologies for Disease Studies (Brain/

しかしながら、近年、電子顕微鏡レベルで脳の立体構造を自動thousand. Given this, it was thought by most scientists untilMINDS), this new project was just launched in fiscal year

的に解析する技術、脳を透明化することにより全体の構造を細Graduate School of Medicine,
The University of Tokyo

recently that brain–wide analyses of network activity at the2014. Over the next 10 years, this program will contribute

胞レベルで一度に画像化する技術、光を利用して特定の神経細岡部 繁男

level of single neurons was impossible.

to advancing the development of applied technology

Fortunately, however, several new technologies havefor brain science and furthering research directed atbeen developed in quick succession in recent years that

overcoming disease.

provide keys to analyzing the whole brain network at theAs the program supervisor and officers for this massive

level of single neurons. These include: technology thatproject, we will work to expand cooperation among

米国では、2013 年 4 月にオバマ大統領によるブレイン・イニ

enables automatic analysis of the brain structure at thea broad range of scientists to apply novel ideas andシアティブが発表され、欧州では、2013 年 1 月にヒューマン・resolution of electron microscopy; imaging technology

technologies that will pioneer new frontiers in brain science.

ブレイン・プロジェクトが EU フラッグシッププロジェクトに採

structure on a cellular level; and technology that controls
activity of specific neurons by light. Stimulated by these
new technologies, neuroscientists are undergoing a major
paradigm shift in their research, with the goal of elucidating
the full mechanisms of the brain.
In 2013, two large-scale 10-year projects to study the brain

Shigeo Okabe

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

Tetsuya Matsuda

Brain Science Institute, Tamagawa University

Toshihisa OhtsukaGraduate School of Medicine / Faculty of Medicine,
University of Yamanashi

Program Supervisor プログラムスーパーバイザー

Shigeo Okabe

胞の活動を制御する技術など、脳全体のネットワークのふるま

国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科 教授

いを神経細胞レベルで解析する上で鍵となる技術が次々と開発されてきています。こうした新しい技術の発展を見据え、脳の全容を明らかにしようとする研究のパラダイムシフト（劇的な変化）が起きようとしています。

択されるなど、10 年計画の大型プロジェクトが始動しました。

that makes the brain transparent and records its entire

02

全容を明らかにしようとする
脳科学研究のパラダイムシフト

Program Officers

プログラムオフィサー

Tetsuya Matsuda
Brain Science Institute,Tamagawa University

松田 哲也

学校法人玉川学園 玉川大学 脳科学研究所 /大学院脳科学研究科 教授

日本においてはこうした欧米の動向も踏まえながら様々な角度から検討が進められ、ヒト脳の理解に直結するという点から、霊長類の脳を対象とした研究を中心とすること、認知症やうつToshihisa Ohtsuka病などの脳疾患と神経ネットワークとの関係を明らかにするた

Graduate School of Medicine / Faculty of Medicine,
University of Yamanashi

めに、基礎と臨床が密接に協力することが必要であること、な

大塚 稔久

どを柱とした研究提案が取りまとめられました。この提案を踏
まえて、新たな技術開発や臨床研究との融合が支える「革新的国立大学法人 山梨大学
大学院総合研究部・医学域 教授

03Core Institute (RIKEN)

Central Institutes
中核拠点

代表機関 (理化学研究所）

Group A:Group B:

RIKEN Brain Science Institute, Marmoset Neural Architecture
School of Medicine, Keio University

RIKEN Brain Science Institute, Cell Function Dynamics

Structure and functional mapping of the nonhuman primate brain
Hideyuki Okano
Tetsuo Yamamori

RIKEN Brain Science InstituteMolecular Analysis of Higher Brain Function

Noritaka Ichinohe

RIKEN Brain Science InstituteMolecular Analysis of Higher Brain Function

Tomomi Shimogori

RIKEN Brain Science InstituteMolecular Mechanisms of Thalamus Development

designated as the project’s core institute in March 2014, began work on the project in May of the same year under
project leaders Hideyuki Okano and Atsushi Miyawaki. The two other central institutes are Keio University (Erika Sasaki)
and Kyoto University (Katsuki Nakamura). The objectives of the Core Institute projects are (A) structure and functionalmapping of the non-human primate brain, and (B) development of novel, cutting-edge technologies that support brain
mapping. In the process of building a large-scale database, work is also progressing on preparing a model that will
help to explain the relationship between structure and function and the interaction of macro and micro neural circuits.
プロジェクトの中心となる霊長類の脳構造・機能マップの作成を実施するとともに、これに寄与する革新的な解析技術の開発等を実施します。
2014 年３月、代表機関として国立研究開発法人理化学研究所（研究代表者：宮脇敦史、岡野栄之）が採択され、同年 5 月より事業を開始いたしました。参画機関としては、同年 8 月に学校法人慶應義塾（研究代表者：佐々木えりか）、国立大学法人京都大学（研究代表者：中村克樹）が採択され、この 3 機関により中核機関を構成します。
中核拠点では、（A）霊長類の脳構造・機能マップの作成、（B）霊長類の脳構造・機能マップの作成に寄与する革新的な解析技術の開発等を行い、更に、大量データのデータベース化を進めながらマクロ・ミクロ回路の相互作用や構造・機能の連関を説明するモデル構築を進めます。

RIKEN Brain Science InstituteSupport Unit for Functional Magnetic Resonance Imaging

Yukiko Goda

RIKEN Brain Science Institute, Synaptic Plasticity and Connectivity

Taro Toyoizumi

RIKEN Brain Science Institute, Neural Computation and Adaption

Shigeyoshi Fujisawa

RIKEN Brain Science Institute, Systems Neurophysiology

Masanori Murayama

Atsushi Iriki

Tomoki Fukai

Takaomi Saido

Yoko Yamaguchi

Takuya Hayashi

Hideo Yokota

Partha Mitra

研究 B:霊長類の脳構造・機能マップの作成に寄与する革新的な解析技術の開発等

RIKEN Brain Science Institute, Symbolic Cognitive Development

developing innovative technology to further the project. There are currently three central institutes. RIKEN, which wasKang Cheng

Naotaka Fujii

RIKEN Brain Science Institute, Adaptive Intelligence

In addition to mapping the structural and functional aspects of the primate brain, the central institutes are involved inDevelopment of novel, cutting-edge technologies
that support brain mapping
Atsushi Miyawaki

RIKEN Brain Science Institute, Proteolytic Neuroscience
Functional Architecture Imaging UnitCenter for Life Science Technologies
RIKEN Brain Science Institute, Marmoset Neural Architecture
Cold Spring Harbor Laboratory

研究 A:
霊長類の脳構造・機能マップの作成
岡野 栄之

脳科学総合研究センター マーモセット神経構造研究チーム
学校法人慶應義塾 慶應義塾大学 医学部

山森 哲雄

脳科学総合研究センター

一戸 紀孝

脳科学総合研究センター

下郡 智美

脳科学総合研究センター

藤井 直敬

脳科学総合研究センター

入來 篤史

脳科学総合研究センター

西道 隆臣

脳科学総合研究センター

高次脳機能分子解析チーム
高次脳機能分子解析チーム
視床発生研究チーム
適応知性研究チーム
象徴概念発達研究チーム
神経蛋白制御研究チーム

林 拓也

ライフサイエンス技術基盤研究センター 機能構築イメージングユニット

RIKEN Brain Science Institute, Behavioral Neurophysiology
RIKEN Brain Science Institute, Neural Circuit Theory
RIKEN Brain Science Institute, Neuroinformatics Japan Center (NIJC)
Image Processing Research Team, Extreme Photonics Research Group,Center for Advanced Photonics

宮脇 敦史

脳科学総合研究センター

程康

脳科学総合研究センター

合田 裕紀子脳科学総合研究センター

豊泉 太郎

脳科学総合研究センター

藤澤 茂義

脳科学総合研究センター

村山 正宜

脳科学総合研究センター

深井 朋樹

脳科学総合研究センター

山口 陽子

脳科学総合研究センター

細胞機能探索技術開発チーム
機能的磁気共鳴画像（fMRI）測定支援ユニット
シナプス可塑性・回路制御研究チーム
神経適応理論研究チーム
システム神経生理学研究チーム
行動神経生理学研究チーム
脳回路機能理論研究チーム
神経情報基盤センター（NIJC）

横田 秀夫

光量子工学研究領域 エクストリームフォトニクス研究グループ
画像情報処理研究チーム

Partha Mitra

脳科学総合研究センター マーモセット神経構造研究チーム
Cold Spring Harbor Laboratory

Project Leaders プロジェクトリーダー

Hideyuki Okano
岡野 栄之

04

Atsushi Miyawaki
宮脇 敦史

05

Central Institutes

Clinical Research Group

中核拠点

臨床研究グループ

Partner Institutes (Keio and Kyoto Universities)

Research and development directed at elucidating and overcoming the causes of neuropsychiatric disorders in humans

参画機関 (慶應義塾大学・京都大学）

ヒトの精神・神経疾患等原因究明・克服に向けた研究開発

The two other central institutes, also called Partner Institutes, accelerate progress on the project by supporting the work

In undertaking the structural and functional brain mapping that is at the center of the project, The Clinical Researchof the Core Institute (RIKEN).

Group will (1) Provide information necessary to understand how the functions of the primate brain translate to thehuman brain (2) Develop translatable brain behavior markers based on information derived from the maps, and apply「中核拠点」の一部として、代表機関（理化学研究所）の実施内容および機能の補完を行い、本プロジェクトの進捗を加速させる役

feedback to Central Institute for further R&D on overcoming human neuropsychiatric disorders.

割を果たします。
「中核拠点」がプロジェクトの中心となる霊長類の脳構造・機能マップの作成するにあたり、Innovative approaches for the compilation of non-human primate brain map

Shinsuke Shibata Keio University School of Medicine, Electron Microscope Laboratory
霊長類ミクロ・マクロコネクトーム解析及びマーモセット脳科学研究支援

芝田 晋介（参画機関業務主任）学校法人 慶應義塾 慶應義塾大学 医学部 電子顕微鏡研究室①

霊長類とヒトの脳の対応付けに必要な情報の提供②

作成されたマップ情報をもとにトランスレータブルな脳・行動指標の開発を行うなど相互に成果をフィードバックすることにより、ヒトの精神・神経疾患克服に向けた研究開発を行います。
Management Team 臨床研究総括チーム
Translation between brain maps in primates and brain circuits in patients with neuropsychiatric disorders using integrative neuroimaging data resources

Neural networks underlying higher brain functions in common marmosets

Katsuki Nakamura Prime Research Institute, Kyoto University
マーモセットの高次脳機能マップの作成とその基盤となる神経回路の解明及び参画研究者に対する支援

中村 克樹（参画機関業務主任）国立大学法人 京都大学 霊長類研究所

Kiyoto Kasai Graduate School of Medicine, The University of Tokyo
精神・神経疾患患者および健常者の脳画像等データリソース統合にもとづく中核拠点霊長類回路マップと疾患研究チーム患者回路情報の連結

笠井 清登（代表機関業務主任）国立大学法人 東京大学 医学部附属病院
Disease Research Team 疾患研究チーム

Identification of brain circuits in psychiatric disorders using neuroimaging and translatable brain markers

Kiyoto Kasai Graduate School of Medicine, The University of Tokyo
大規模脳画像解析とヒトー霊長類を連結するトランスレータブル脳・行動指標開発にもとづく精神疾患の病態神経回路解明

笠井 清登（代表機関業務主任）国立大学法人 東京大学 医学部附属病院

Development of translatable biomarkers for neural circuits disturbance and recovery in cerebrovascular diseases and Parkinson’s disease

Ryosuke Takahashi Graduate School of Medicine, Kyoto University
脳血管障害とパーキンソン病における脳神経回路障害とその機能回復に関わるトランスレータブル脳・行動指標の開発

高橋 良輔（代表機関業務主任）国立大学法人 京都大学 大学院医学研究科

Integrated connectome researches of neurodegenerative diseases

Hitoshi Okazawa Medical Research Institute / Center for Brain Integrative Research, Tokyo Medical and Dental University
変性性認知症による脳機能ネットワーク異常の全容解明

岡澤 均（代表機関業務主任）国立大学法人 東京医科歯科大学 難治疾患研究所／脳統合機能研究センター

0607

Technology Development Group
技術開発個別課題

R&D directed at accelerating the achievement of goals set by the Central Institutes and the Clinical Research Group「中核拠点」及び「臨床研究グループ」が設定する目標の達成を補完・加速させるために必要と認められる研究開発を実施

Developing basic technologies toward
comprehensive circuit mapping of theprimate brain

Bridging the gap between macroscopic
and microscopic functional organization
with multimodal functional mapping

Multidisciplinary analyses of neuronal
circuits and structures to understandmarmoset brain functions

Development of super-resolution multi-photon microscopy by utilizing a novel semiconductor based light source

Development of optical techniques tomanipulate and measure cortical circuitswith higher brain functions

A novel multi-neuronal recording with
optogenetic identification of axonal projections

Hiroki R. Ueda

Kenichi Ohki

Atsushi Nambu

Tomomi Nemoto

Masanori Matsuzaki

Yoshikazu Isomura

大脳皮質高次脳機能回路の操作・光計測技術の開発

光遺伝学的に投射先を同定するマルチニューロン記録技術の開発

松崎 政紀

礒村 宜和

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

National Institute for Physiological SciencesResearch Institute for Electronic Science, Hokkaido University

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

Brain Science Institute, Tamagawa University

Hiroyuki Yokoyama
マクロとミクロをつなぐマルチモーダル
機能マッピング技術の開発

多角的神経回路・構造解析法によるマー
モセットの脳機能解析

上田 泰己

大木 研一

南部 篤

大学共同利用機関法人
自然科学研究機構 生理学研究所

根本 知己 国立大学法人 北海道大学 電子科学研究所
横山 弘之 国立大学法人 東北大学 未来科学技術共同研究センター

Development of innovative method forprojection pathway specific gene expression to manipulate neural network

Developing cell type-specific gene expression techniques in marmoset brain

Comprehensive measurement and analysis ofspatiotemporal transcriptome and epigenome
dynamics in the common marmoset brain

Two-photon multi-color imaging of
memory circuits in the fixed and transparent brain

Fast 3D recording of neuronal activity andlong-term imaging of activity traces through development of innovative probing technologies

Ultra-thin Electronic Sensor System for
Marmoset’s Brain Signal measurement

Akihiro Yamanaka

Hirokazu Hirai

Yasuhiro Go

Haruo Kasai

Haruhiko Bito

Tsuyoshi Sekitani

革新的な投射経路特異的遺伝子発現制御法の開発と回路機能操作による機能マップ作成

マーモセット中枢神経系の細胞種特異的、回路特異的遺伝子発現ウイルスベクターの開発

霊長類脳の構造・機能をささえる分子基
盤解明にむけたマーモセット全脳遺伝子
発現動態・エピゲノム動態解析

多重標識した記憶神経回路の固定透明化脳における高速２光子マッピング法の開発

平井 宏和郷 康広

国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科

Development of technologies for pathway-specific manipulation and structural analysis of neural circuits aiming at functional brain research of common marmosets

Developing new imaging techniques
which visualize the functional map of thebrain

Development of innovative photo-functional small
molecule probes for advancing comprehensive
understanding of brain structure and function

Computational frameworks for multiscale models using structural and functional brain map data

Development of the marmoset embryo-manipulating technologies for efficient generation of knockin animals and reduction of generation interval

Kazuto Kobayashi

Junichi Nakai

Yasuteru Urano

Kenji DoyaAtsu Aiba

国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科

Research Institute of Environmental Medicine,
Nagoya University

山中 章弘

国立大学法人 名古屋大学 環境医学研究所

国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科

Gunma University Graduate School of Medicine

国立大学法人 群馬大学 大学院医学系研究科

Institute of Biomedical Sciences, Fukushima Medical University

Masahiko Watanabe

Graduate School of Medicine, Hokkaido University

マーモセット脳機能研究に最適化した経路選択的操作とその基盤となる回路構造解析技術の開発
小林 和人 公立大学法人 福島県立医科大学 附属生体情報伝達研究所
渡辺 雅彦 国立大学法人 北海道大学 大学院医学研究科

08

New Industry Creation Hachery Center, Tohoku University

霊長類脳の網羅的回路マッピングに向けた要素技術開発

Graduate School of Science and Engineering,
Saitama UniversityCenter for Novel Science Initiatives,
National Institutes of Natural Sciences

新規半導体レーザー光源を用いた超解像多光子励起顕微鏡法の開発

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

河西 春郎

Neural Computation Unit,
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University

霊長類脳の単一ニューロンレベルの機能マップを可能にする革新的イメージング
技術の開発

脳構造・機能の統合的理解に資する革新
的光機能性小分子群の創製

脳構造・機能マップによる多階層モデルのための計算技術開発

中井 淳一

浦野 泰照

国立大学法人 東京大学 大学院薬学系研究科

銅谷 賢治

国立大学法人 埼玉大学 大学院理工学研究科

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

Kazuo Kitamura

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 新分野創成センター

Graduate School of Pharmaceutical Sciences,
The University of Tokyo

国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科

学校法人 沖縄科学技術大学院大学
神経計算ユニットGraduate School Department of Interdisciplinary Research, University of Yamanashi

革新的プロービングによる神経活動の高速
3D 測定と活動痕跡の長期可視化
尾藤 晴彦 国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科
喜多村 和郎 国立大学法人 山梨大学 大学院総合研究部

学校法人玉川学園 玉川大学 脳科学研究所

The Institute of Scientific and Industrial Research,
Osaka University

体内埋込型集積回路内蔵フレキシブル超薄膜センサシートを用いたマーモセットの脳信号計測システムの開発
関谷 毅

国立大学法人 大阪大学 産業科学研究所

Graduate School of Medicine, The University of Tokyo

Atsuo Ogura

Bioresource Engineering Division, RIKEN BioResource Center

遺伝子操作マーモセットの作製・世代短縮のための革新的胚操作技術の開発
饗場 篤 国立大学法人 東京大学 大学院医学系研究科
小倉 淳郎 国立研究開発法人 理化学研究所バイオリソースセンター

09

Organization
体制図Program Supervisor (PS)

Shigeo Okabe岡部 繁男

プログラムスーパーバイザー

Program Officers (PO)プログラムオフィサー

Project Leaders (PL)
プロジェクトリーダー

Tetsuya Matsuda
松田 哲也

Toshihisa Ohtsuka

Learn More about Brain/MINDS

大塚 稔久

Project Promotion Committee

Hideyuki Okano

プロジェクト推進委員会

岡野 栄之

Atsushi Miyawaki
宮脇 敦史

Central Institutes
中核拠点Core Institute (RIKEN)
代表機関（理化学研究所）

Partner Institutes (Keio and Kyoto Universities)
参画機関（慶應義塾大学／京都大学）

Group Leader (GL)
グループリーダー

Kiyoto Kasai
笠井 清登

Clinical Research Group
臨床研究グループ

Technology Development Group
技術開発個別課題

as of Apr. 1, 20162016年4月1日現在

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