2026/08/14 更新

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コマツ ミサコ
小松 三佐子
KOMATSU MISAKO
所属
総合研究院 バイオインタフェース研究ユニット 特任准教授
職名
特任准教授
ホームページ
プロフィール

大脳皮質情報処理の解明を目指して小型霊長類マーモセットからの大規模神経活動計測技術を開発しています。

JSTムーンショットプロジェクト目標1「身体的能力と知覚能力の拡張による身体の制約からの解放」での研究内容が紹介されました(https://www.youtube.com/watch?v=Lfnq4rie_qw)。

外部リンク

学位

  • 博士(理学) ( 東京工業大学 )

研究分野

  • ライフサイエンス / 基盤脳科学

経歴

  • 東京工業大学   科学技術創成研究院   特任准教授

    2022年4月 - 現在

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  • 理化学研究所 脳神経科学研究センター   客員研究員

    2022年4月 - 現在

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  • 理化学研究所脳神経科学研究センター   高次脳機能分子解析チーム   研究員

    2016年4月 - 2022年3月

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  • 理化学研究所脳科学総合研究センター 適応知性研究チーム   研究員

    2014年4月 - 2016年3月

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  • 理化学研究所脳科学総合研究センター   適応知性研究チーム   リサーチアソシエイト

    2012年4月 - 2014年3月

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  • 理化学研究所脳科学総合研究センター   動的認知行動研究チーム   リサーチアソシエイト

    2008年4月 - 2012年3月

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論文

  • Macroscale traveling waves link perception, response selection, and vocal production during marmoset vocal interactions

    Diya Yi, Xinyi Gao, Ruichen Tao, Misako Komatsu, Joji Tsunada

    bioRxiv   2026年5月

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    担当区分:責任著者  

    <jats:title>Abstract</jats:title>
    <jats:p>Vocal communication involves a series of cognitive processes, which can be broadly categorized into three components: perceiving communicative signals; deciding whether and how to respond; and generating vocal motor output. These processes must work harmoniously, with integration and bridging between components being crucial for effective communication. Previous research on vocal communication has typically focused on specific brain regions or isolated cognitive functions, often lacking a holistic perspective of macro-scale, whole-cortical dynamics and their role in the complete communication process. Therefore, although the cortical areas associated with each cognitive component have been localized in humans, the macro-scale cortical dynamics underlying the integration of these cognitive processes remain unknown. Building on recent findings linking macro-scale cortical dynamics to behavioral performance, we hypothesized that traveling wave like cross-areal interactions play a role in integrating the three communicative components. To test this hypothesis, we recorded whole-cortical activity using epidural electrocorticography (ECoG) while subject marmosets vocally interacted with partners. We found theta-band activation in several cortical areas, including the parietal and auditory cortices, while listening to partner’s calls. This activity was further modulated depending on whether the subjects engaged in vocal interactions, potentially representing the transformation of sensory processing into decision-making and vocal motor preparation. Given the widespread nature of this modulation, we next characterized whole-brain activity patterns by employing a novel analytical method, Weakly Orthogonal Conjugate Contrast Analysis (WOCCA). This analysis revealed that cortical activity could be decomposed into two distinct traveling wave like propagation patterns, a rotational and a translational wave, and both waves discriminated communicative conditions consistent with localized activity. The rotational wave further represented vocal motor preparation through trigger-like temporal pattern. In addition, the magnitude of the translational wave immediately before subject’s vocal production correlated with the vocal production-induced suppression of high-gamma-band activity, particularly in the prefrontal and auditory cortices. As vocalization-induced suppression is believed to reflect sensory prediction, the translational wave may propagate specific decision-related or acoustic information necessary for subsequent vocal production to local cortical areas. These findings suggest that the brain orchestrates the sequential cognitive processes underlying vocal communication through macro-scale traveling waves.</jats:p>

    DOI: 10.64898/2026.05.15.725341

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  • CRTC1 knockdown in the marmoset visual cortex induces neuronal IEG overexpression, HFOs, and neurodegeneration. 査読 国際誌

    Yuki Nakagami, Misako Komatsu, Ken Nakae, Masanari Otsuka, Junichi Hata, Hiroaki Mizukami, Hiroshi Takemori, Shin Ishii, Hideyuki Okano, Akiya Watakabe, Tetsuo Yamamori

    Neuroscience research   105042 - 105042   2026年3月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    CRTC1 is highly expressed in the brain and functions as a coactivator of CREB, regulating transcription of genes essential for neuronal function and plasticity. To elucidate its role in the primate cortex, we performed CRTC1 knockdown using short hairpin RNA (shRNA) in the visual cortex (V1) of common marmosets (Callithrix jacchus). Unexpectedly, the knockdown caused widespread cFOS induction beyond the injection site. Concurrently, reduced NeuN expression, appearance of cell death markers, increased glial markers, and glial scarring were observed around the lesion. Longitudinal electrocorticography revealed transient perturbations in high-frequency oscillations (HFOs) across widespread cortical areas. MRI and histology confirmed lesion formation in the temporal lobe within months, followed by progressive degeneration near the injection site. Notably, glial and cell death marker changes appeared within one month, preceding or coinciding with IEG induction. These findings suggest that CRTC1 may exert neuroprotective effects by restraining neuronal hyperexcitability. We further discuss molecular pathways linking CRTC1 knockdown to sequential cell death and hyperexcitability leading to IEG and HFO induction. Our results provide new insights into the mechanisms underlying HFO regulation and neuroprotection in the primate cortex following localized knockdown of a transcriptional coactivator.

    DOI: 10.1016/j.neures.2026.105042

    PubMed

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  • Digital twin brain simulator for real-time consciousness monitoring and virtual intervention using primate electrocorticogram data. 国際誌

    Yuta Takahashi, Hayato Idei, Misako Komatsu, Jun Tani, Hiroaki Tomita, Yuichi Yamashita

    NPJ digital medicine   8 ( 1 )   80 - 80   2025年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    At the forefront of bridging computational brain modeling with personalized medicine, this study introduces a novel, real-time, electrocorticogram (ECoG) simulator, based on the digital twin brain concept. Utilizing advanced data assimilation techniques, specifically a Variational Bayesian Recurrent Neural Network model with hierarchical latent units, the simulator dynamically predicts ECoG signals reflecting real-time brain latent states. By assimilating broad ECoG signals from macaque monkeys across awake and anesthetized conditions, the model successfully updated its latent states in real-time, enhancing precision of ECoG signal simulations. Behind successful data assimilation, self-organization of latent states in the model was observed, reflecting brain states and individuality. This self-organization facilitated simulation of virtual drug administration and uncovered functional networks underlying changes in brain function during anesthesia. These results show that the proposed model can simulate brain signals in real-time with high accuracy and is also useful for revealing underlying information processing dynamics.

    DOI: 10.1038/s41746-025-01444-1

    PubMed

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  • Erroneous predictive coding across brain hierarchies in a non-human primate model of autism spectrum disorder. 査読 国際誌

    Zenas C Chao, Misako Komatsu, Madoka Matsumoto, Kazuki Iijima, Keiko Nakagaki, Noritaka Ichinohe

    Communications biology   7 ( 1 )   851 - 851   2024年7月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Cold Spring Harbor Laboratory  

    Abstract

    In autism spectrum disorder (ASD), atypical sensory experiences are often associated with irregularities in predictive coding, which proposes that the brain creates hierarchical sensory models via a bidirectional process of predictions and prediction errors. However, it remains unclear how these irregularities manifest across different functional hierarchies in the brain. To address this, we used high-density electrocorticography (ECoG) in a non-human primate model of ASD during an auditory task with two layers of temporal control, and applied a quantitative model to quantify the integrity of predictive coding across two distinct hierarchies. Our results demonstrate that ASD is characterized by sensory hypersensitivity and unstable predictions across two brain hierarchies, and reveal the associated spatio-spectro-temporal neural signatures. Importantly, we observe diverse configurations of underestimation or overestimation of sensory regularities within these hierarchies. This work provides a multi-layered biomarker for ASD, contributing to our understanding of its diverse symptoms.

    DOI: 10.1038/s42003-024-06545-3

    PubMed

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  • Distributed representations of prediction error signals across the cortical hierarchy are synergistic. 国際誌

    Frank Gelens, Juho Äijälä, Louis Roberts, Misako Komatsu, Cem Uran, Michael A Jensen, Kai J Miller, Robin A A Ince, Max Garagnani, Martin Vinck, Andres Canales-Johnson

    Nature communications   15 ( 1 )   3941 - 3941   2024年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    A relevant question concerning inter-areal communication in the cortex is whether these interactions are synergistic. Synergy refers to the complementary effect of multiple brain signals conveying more information than the sum of each isolated signal. Redundancy, on the other hand, refers to the common information shared between brain signals. Here, we dissociated cortical interactions encoding complementary information (synergy) from those sharing common information (redundancy) during prediction error (PE) processing. We analyzed auditory and frontal electrocorticography (ECoG) signals in five common awake marmosets performing two distinct auditory oddball tasks and investigated to what extent event-related potentials (ERP) and broadband (BB) dynamics encoded synergistic and redundant information about PE processing. The information conveyed by ERPs and BB signals was synergistic even at lower stages of the hierarchy in the auditory cortex and between auditory and frontal regions. Using a brain-constrained neural network, we simulated the synergy and redundancy observed in the experimental results and demonstrated that the emergence of synergy between auditory and frontal regions requires the presence of strong, long-distance, feedback, and feedforward connections. These results indicate that distributed representations of PE signals across the cortical hierarchy can be highly synergistic.

    DOI: 10.1038/s41467-024-48329-7

    PubMed

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  • Auditory prediction errors in sound frequency and duration generated different cortical activation patterns in the human brain: an ECoG study. 国際誌

    Megumi Takasago, Naoto Kunii, Shigeta Fujitani, Yohei Ishishita, Mariko Tada, Kenji Kirihara, Misako Komatsu, Takanori Uka, Seijiro Shimada, Keisuke Nagata, Kiyoto Kasai, Nobuhito Saito

    Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991)   34 ( 3 )   2024年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Sound frequency and duration are essential auditory components. The brain perceives deviations from the preceding sound context as prediction errors, allowing efficient reactions to the environment. Additionally, prediction error response to duration change is reduced in the initial stages of psychotic disorders. To compare the spatiotemporal profiles of responses to prediction errors, we conducted a human electrocorticography study with special attention to high gamma power in 13 participants who completed both frequency and duration oddball tasks. Remarkable activation in the bilateral superior temporal gyri in both the frequency and duration oddball tasks were observed, suggesting their association with prediction errors. However, the response to deviant stimuli in duration oddball task exhibited a second peak, which resulted in a bimodal response. Furthermore, deviant stimuli in frequency oddball task elicited a significant response in the inferior frontal gyrus that was not observed in duration oddball task. These spatiotemporal differences within the Parasylvian cortical network could account for our efficient reactions to changes in sound properties. The findings of this study may contribute to unveiling auditory processing and elucidating the pathophysiology of psychiatric disorders.

    DOI: 10.1093/cercor/bhae072

    PubMed

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  • Auditory prediction and prediction error responses evoked through a novel cascade roving paradigm: a human ECoG study. 国際誌

    Shigeta Fujitani, Naoto Kunii, Keisuke Nagata, Megumi Takasago, Seijiro Shimada, Mariko Tada, Kenji Kirihara, Misako Komatsu, Takanori Uka, Kiyoto Kasai, Nobuhito Saito

    Cerebral cortex (New York, N.Y. : 1991)   2024年1月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Auditory sensory processing is assumed to occur in a hierarchical structure including the primary auditory cortex (A1), superior temporal gyrus, and frontal areas. These areas are postulated to generate predictions for incoming stimuli, creating an internal model of the surrounding environment. Previous studies on mismatch negativity have indicated the involvement of the superior temporal gyrus in this processing, whereas reports have been mixed regarding the contribution of the frontal cortex. We designed a novel auditory paradigm, the "cascade roving" paradigm, which incorporated complex structures (cascade sequences) into a roving paradigm. We analyzed electrocorticography data from six patients with refractory epilepsy who passively listened to this novel auditory paradigm and detected responses to deviants mainly in the superior temporal gyrus and inferior frontal gyrus. Notably, the inferior frontal gyrus exhibited broader distribution and sustained duration of deviant-elicited responses, seemingly differing in spatio-temporal characteristics from the prediction error responses observed in the superior temporal gyrus, compared with conventional oddball paradigms performed on the same participants. Moreover, we observed that the deviant responses were enhanced through stimulus repetition in the high-gamma range mainly in the superior temporal gyrus. These features of the novel paradigm may aid in our understanding of auditory predictive coding.

    DOI: 10.1093/cercor/bhad508

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  • Change detection in the primate auditory cortex through feedback of prediction error signals

    Keitaro Obara, Teppei Ebina, Shin-Ichiro Terada, Takanori Uka, Misako Komatsu, Masafumi Takaji, Akiya Watakabe, Kenta Kobayashi, Yoshito Masamizu, Hiroaki Mizukami, Tetsuo Yamamori, Kiyoto Kasai, Masanori Matsuzaki

    Nature Communications   14 ( 1 )   2023年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC  

    Abstract

    Although cortical feedback signals are essential for modulating feedforward processing, no feedback error signal across hierarchical cortical areas has been reported. Here, we observed such a signal in the auditory cortex of awake common marmoset during an oddball paradigm to induce auditory duration mismatch negativity. Prediction errors to a deviant tone presentation were generated as offset calcium responses of layer 2/3 neurons in the rostral parabelt (RPB) of higher-order auditory cortex, while responses to non-deviant tones were strongly suppressed. Within several hundred milliseconds, the error signals propagated broadly into layer 1 of the primary auditory cortex (A1) and accumulated locally on top of incoming auditory signals. Blockade of RPB activity prevented deviance detection in A1. Optogenetic activation of RPB following tone presentation nonlinearly enhanced A1 tone response. Thus, the feedback error signal is critical for automatic detection of unpredicted stimuli in physiological auditory processing and may serve as backpropagation-like learning.

    DOI: 10.1038/s41467-023-42553-3

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    その他リンク: https://www.nature.com/articles/s41467-023-42553-3

  • 新しいCascade Roving Paradigmによって誘発される聴覚的予測反応とエラー反応の分析(Analysis of Auditory Prediction and Error Responses Evoked Through a Novel Cascade Roving Paradigm)

    藤谷 茂太, 國井 尚人, 青野 俊也, 永田 圭亮, 高砂 恵, 嶋田 勢二郎, 多田 真理子, 切原 賢治, 小松 三佐子, 宇賀 貴紀, 笠井 清登, 齊藤 延人

    臨床神経生理学   51 ( 5 )   617 - 617   2023年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本臨床神経生理学会  

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  • Constructing the hierarchy of predictive auditory sequences in the marmoset brain. 査読 国際誌

    Yuwei Jiang, Misako Komatsu, Yuyan Chen, Ruoying Xie, Kaiwei Zhang, Ying Xia, Peng Gui, Zhifeng Liang, Liping Wang

    eLife   11   2022年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Our brains constantly generate predictions of sensory input that are compared with actual inputs, propagate the prediction-errors through a hierarchy of brain regions, and subsequently update the internal predictions of the world. However, the essential feature of predictive coding, the notion of hierarchical depth and its neural mechanisms, remains largely unexplored. Here, we investigated the hierarchical depth of predictive auditory processing by combining functional magnetic resonance imaging (fMRI) and high-density whole-brain electrocorticography (ECoG) in marmoset monkeys during an auditory local-global paradigm in which the temporal regularities of the stimuli were designed at two hierarchical levels. The prediction-errors and prediction updates were examined as neural responses to auditory mismatches and omissions. Using fMRI, we identified a hierarchical gradient along the auditory pathway: midbrain and sensory regions represented local, shorter-time-scale predictive processing followed by associative auditory regions, whereas anterior temporal and prefrontal areas represented global, longer-time-scale sequence processing. The complementary ECoG recordings confirmed the activations at cortical surface areas and further differentiated the signals of prediction-error and update, which were transmitted via putative bottom-up g and top-down b oscillations, respectively. Furthermore, omission responses caused by absence of input, reflecting solely the two levels of prediction signals that are unique to the hierarchical predictive coding framework, demonstrated the hierarchical top-down process of predictions in the auditory, temporal, and prefrontal areas. Thus, our findings support the hierarchical predictive coding framework, and outline how neural networks and spatiotemporal dynamics are used to represent and arrange a hierarchical structure of auditory sequences in the marmoset brain.

    DOI: 10.7554/eLife.74653

    PubMed

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  • Cortical neural dynamics unveil the rhythm of natural visual behavior in marmosets. 査読 国際誌

    Takaaki Kaneko, Misako Komatsu, Tetsuo Yamamori, Noritaka Ichinohe, Hideyuki Okano

    Communications biology   5 ( 1 )   108 - 108   2022年2月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Numerous studies have shown that the visual system consists of functionally distinct ventral and dorsal streams; however, its exact spatial-temporal dynamics during natural visual behavior remain to be investigated. Here, we report cerebral neural dynamics during active visual exploration recorded by an electrocorticographic array covering the entire lateral surface of the marmoset cortex. We found that the dorsal stream was activated before the primary visual cortex with saccades and followed by the alteration of suppression and activation signals along the ventral stream. Similarly, the signal that propagated from the dorsal to ventral visual areas was accompanied by a travelling wave of low frequency oscillations. Such signal dynamics occurred at an average of 220 ms after saccades, which corresponded to the timing when whole-brain activation returned to background levels. We also demonstrated that saccades could occur at any point of signal flow, indicating the parallel computation of motor commands. Overall, this study reveals the neural dynamics of active vision, which are efficiently linked to the natural rhythms of visual exploration.

    DOI: 10.1038/s42003-022-03052-1

    PubMed

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  • Broadband Dynamics Rather than Frequency-Specific Rhythms Underlie Prediction Error in the Primate Auditory Cortex. 査読 国際誌

    Andrés Canales-Johnson, Ana Filipa Teixeira Borges, Misako Komatsu, Naotaka Fujii, Johannes J Fahrenfort, Kai J Miller, Valdas Noreika

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience   41 ( 45 )   9374 - 9391   2021年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Detection of statistical irregularities, measured as a prediction error response, is fundamental to the perceptual monitoring of the environment. We studied whether prediction error response is associated with neural oscillations or asynchronous broadband activity. Electrocorticography was conducted in three male monkeys, who passively listened to the auditory roving oddball stimuli. Local field potentials (LFPs) recorded over the auditory cortex underwent spectral principal component analysis, which decoupled broadband and rhythmic components of the LFP signal. We found that the broadband component captured the prediction error response, whereas none of the rhythmic components were associated with statistical irregularities of sounds. The broadband component displayed more stochastic, asymmetrical multifractal properties than the rhythmic components, which revealed more self-similar dynamics. We thus conclude that the prediction error response is captured by neuronal populations generating asynchronous broadband activity, defined by irregular dynamic states, which, unlike oscillatory rhythms, appear to enable the neural representation of auditory prediction error response.SIGNIFICANCE STATEMENT This study aimed to examine the contribution of oscillatory and asynchronous components of auditory local field potentials in the generation of prediction error responses to sensory irregularities, as this has not been directly addressed in the previous studies. Here, we show that mismatch negativity-an auditory prediction error response-is driven by the asynchronous broadband component of potentials recorded in the auditory cortex. This finding highlights the importance of nonoscillatory neural processes in the predictive monitoring of the environment. At a more general level, the study demonstrates that stochastic neural processes, which are often disregarded as neural noise, do have a functional role in the processing of sensory information.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0367-21.2021

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  • An Open Resource for Non-human Primate Optogenetics. 査読 国際誌

    Sébastien Tremblay, Leah Acker, Arash Afraz, Daniel L Albaugh, Hidetoshi Amita, Ariana R Andrei, Alessandra Angelucci, Amir Aschner, Puiu F Balan, Michele A Basso, Giacomo Benvenuti, Martin O Bohlen, Michael J Caiola, Roberto Calcedo, James Cavanaugh, Yuzhi Chen, Spencer Chen, Mykyta M Chernov, Andrew M Clark, Ji Dai, Samantha R Debes, Karl Deisseroth, Robert Desimone, Valentin Dragoi, Seth W Egger, Mark A G Eldridge, Hala G El-Nahal, Francesco Fabbrini, Frederick Federer, Christopher R Fetsch, Michal G Fortuna, Robert M Friedman, Naotaka Fujii, Alexander Gail, Adriana Galvan, Supriya Ghosh, Marc Alwin Gieselmann, Roberto A Gulli, Okihide Hikosaka, Eghbal A Hosseini, Xing Hu, Janina Hüer, Ken-Ichi Inoue, Roger Janz, Mehrdad Jazayeri, Rundong Jiang, Niansheng Ju, Kohitij Kar, Carsten Klein, Adam Kohn, Misako Komatsu, Kazutaka Maeda, Julio C Martinez-Trujillo, Masayuki Matsumoto, John H R Maunsell, Diego Mendoza-Halliday, Ilya E Monosov, Ross S Muers, Lauri Nurminen, Michael Ortiz-Rios, Daniel J O'Shea, Stéphane Palfi, Christopher I Petkov, Sorin Pojoga, Rishi Rajalingham, Charu Ramakrishnan, Evan D Remington, Cambria Revsine, Anna W Roe, Philip N Sabes, Richard C Saunders, Hansjörg Scherberger, Michael C Schmid, Wolfram Schultz, Eyal Seidemann, Yann-Suhan Senova, Michael N Shadlen, David L Sheinberg, Caitlin Siu, Yoland Smith, Selina S Solomon, Marc A Sommer, John L Spudich, William R Stauffer, Masahiko Takada, Shiming Tang, Alexander Thiele, Stefan Treue, Wim Vanduffel, Rufin Vogels, Matthew P Whitmire, Thomas Wichmann, Robert H Wurtz, Haoran Xu, Azadeh Yazdan-Shahmorad, Krishna V Shenoy, James J DiCarlo, Michael L Platt

    Neuron   108 ( 6 )   1075 - 1090   2020年12月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Optogenetics has revolutionized neuroscience in small laboratory animals, but its effect on animal models more closely related to humans, such as non-human primates (NHPs), has been mixed. To make evidence-based decisions in primate optogenetics, the scientific community would benefit from a centralized database listing all attempts, successful and unsuccessful, of using optogenetics in the primate brain. We contacted members of the community to ask for their contributions to an open science initiative. As of this writing, 45 laboratories around the world contributed more than 1,000 injection experiments, including precise details regarding their methods and outcomes. Of those entries, more than half had not been published. The resource is free for everyone to consult and contribute to on the Open Science Framework website. Here we review some of the insights from this initial release of the database and discuss methodological considerations to improve the success of optogenetic experiments in NHPs.

    DOI: 10.1016/j.neuron.2020.09.027

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  • Gamma-Band Auditory Steady-State Response as a Neurophysiological Marker for Excitation and Inhibition Balance: A Review for Understanding Schizophrenia and Other Neuropsychiatric Disorders. 査読 国際誌

    Mariko Tada, Kenji Kirihara, Daisuke Koshiyama, Mao Fujioka, Kaori Usui, Takanori Uka, Misako Komatsu, Naoto Kunii, Tsuyoshi Araki, Kiyoto Kasai

    Clinical EEG and neuroscience   51 ( 4 )   234 - 243   2020年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Altered gamma oscillations have attracted considerable attention as an index of the excitation/inhibition (E/I) imbalance in schizophrenia and other neuropsychiatric disorders. The auditory steady-state response (ASSR) has been the most robust probe of abnormal gamma oscillatory dynamics in schizophrenia. Here, we review recent ASSR studies in patients with schizophrenia and other neuropsychiatric disorders. Preclinical ASSR research, which has contributed to the elucidation of the underlying pathophysiology of these diseases, is also discussed. The developmental trajectory of the ASSR has been explored and may show signs of the maturation and disruption of E/I balance in adolescence. Animal model studies have shown that synaptic interactions between parvalbumin-positive GABAergic interneurons and pyramidal neurons contribute to the regulation of E/I balance, which is related to the generation of gamma oscillation. Therefore, ASSR alteration may be a significant electrophysiological finding related to the E/I imbalance in neuropsychiatric disorders, which is a cross-disease feature and may reflect clinical staging. Future studies regarding ASSR generation, especially in nonhuman primate models, will advance our understanding of the brain circuit and the molecular mechanisms underlying neuropsychiatric disorders.

    DOI: 10.1177/1550059419868872

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  • Effects of Ketamine Administration on Auditory Information Processing in the Neocortex of Nonhuman Primates. 査読 国際誌

    Misako Komatsu, Noritaka Ichinohe

    Frontiers in psychiatry   11   826 - 826   2020年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Ketamine, an N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor antagonist, exerts broad effects on consciousness and perception. Since NMDA receptor antagonists induce cognitive impairments, ketamine has been used for translational research on several psychiatric diseases, such as schizophrenia. Whereas the effects of ketamine on cognitive functions have been extensively studied, studies on the effects of ketamine on simple sensory information processing remain limited. In this study, we investigated the cortex-wide effects of ketamine administration on auditory information processing in nonhuman primates using whole-cortical electrocorticography (ECoG). We first recorded ECoG from awake monkeys on presenting auditory stimuli of different frequencies or different durations. We observed auditory evoked responses (AERs) across the cortex, including in frontal, parietal, and temporal areas, while feature-specific responses were obtained around the temporal sulcus. Next, we examined the effects of ketamine on cortical auditory information processing. We conducted ECoG recordings from monkeys that had been administered anesthetic doses of ketamine from 10 to 180 min following administration. We observed significant changes in stimulus feature-specific responses. Electrodes showing a frequency preference or offset responses were altered following ketamine administration, while those of the AERs were not strongly influenced. However, the frequency preference of a selected electrode was not significantly altered by ketamine administration over time following administration, while the imbalances in the onset and offset persisted over the course of 150 min following ketamine administration in all three monkeys. These results suggest that ketamine affects the ability to distinguish between sound frequency and duration in different ways. In conclusion, future research on the NMDA sensitivity of cortical wide sensory information processing may provide a new perspective into the development of nonhuman primate models of psychiatric disorders.

    DOI: 10.3389/fpsyt.2020.00826

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  • Spatiotemporal Differentiation of MMN From N1 Adaptation: A Human ECoG Study. 査読 国際誌

    Megumi Takasago, Naoto Kunii, Misako Komatsu, Mariko Tada, Kenji Kirihara, Takanori Uka, Yohei Ishishita, Seijiro Shimada, Kiyoto Kasai, Nobuhito Saito

    Frontiers in psychiatry   11   586 - 586   2020年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Auditory mismatch negativity (MMN) is an electrophysiological response to a deviation from regularity. This response is considered pivotal to understanding auditory processing, particularly in the pre-attentive phase. However, previous findings suggest that MMN is a product of N1 adaptation/enhancement, which reflects lower-order auditory processing. The separability of these two components remains unclear and is considered an important issue in the field of neuroscience. The aim of the present study was to spatiotemporally differentiate MMN from N1 adaptation using human electrocorticography (ECoG). Auditory evoked potentials under the classical oddball (OD) task as well as the many standards (MS) task were recorded in three patients with epilepsy whose lateral cortices were widely covered with high-density electrodes. Close observation identified an electrode at which N1 adaptation was temporally separated from MMN, whereas N1 adaptation was partially incorporated into MMN at other electrodes. Since N1 adaptation occurs in the N1 population, we spatially compared MMN with N1 obtained from the MS task instead of N1 adaptation. As a result, N1 was observed in a limited area around the Sylvian fissure adjacent to A1, whereas MMN was noted in wider areas, including the temporal, frontal, and parietal lobes. MMN was thus considered to be differentiated from N1 adaptation. The results suggest that MMN is not merely a product of the neural adaptation of N1 and instead represents higher-order processes in auditory deviance detection. These results will contribute to strengthening the foundation of future research in this field.

    DOI: 10.3389/fpsyt.2020.00586

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  • EECoG-Comp: An Open Source Platform for Concurrent EEG/ECoG Comparisons-Applications to Connectivity Studies. 査読 国際誌

    Qing Wang, Pedro Antonio Valdés-Hernández, Deirel Paz-Linares, Jorge Bosch-Bayard, Naoya Oosugi, Misako Komatsu, Naotaka Fujii, Pedro Antonio Valdés-Sosa

    Brain topography   32 ( 4 )   550 - 568   2019年7月

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    記述言語:英語  

    Electrophysiological Source Imaging (ESI) is hampered by lack of "gold standards" for model validation. Concurrent electroencephalography (EEG) and electrocorticography (ECoG) experiments (EECoG) are useful for this purpose, especially primate models due to their flexibility and translational value for human research. Unfortunately, there is only one EECoG experiments in the public domain that we know of: the Multidimensional Recording (MDR) is based on a single monkey ( www.neurotycho.org ). The mining of this type of data is hindered by lack of specialized procedures to deal with: (1) Severe EECoG artifacts due to the experimental produces; (2) Sophisticated forward models that account for surgery induced skull defects and implanted ECoG electrode strips; (3) Reliable statistical procedures to estimate and compare source connectivity (partial correlation). We provide solutions to the processing issues just mentioned with EECoG-Comp: an open source platform ( https://github.com/Vincent-wq/EECoG-Comp ). EECoG lead fields calculated with FEM (Simbio) for MDR data are also provided and were used in other papers of this special issue. As a use case with the MDR, we show: (1) For real MDR data, 4 popular ESI methods (MNE, LCMV, eLORETA and SSBL) showed significant but moderate concordance with a usual standard, the ECoG Laplacian (standard partial [Formula: see text]); (2) In both monkey and human simulations, all ESI methods as well as Laplacian had a significant but poor correspondence with the true source connectivity. These preliminary results may stimulate the development of improved ESI connectivity estimators but require the availability of more EECoG data sets to obtain neurobiologically valid inferences.

    DOI: 10.1007/s10548-019-00708-w

    PubMed

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  • Information seeking mechanism of neural populations in the lateral prefrontal cortex. 査読

    Nakamura K, Komatsu M

    Brain research   1707   79 - 89   2019年3月

  • Chronic Implantation of Whole-cortical Electrocorticographic Array in the Common Marmoset. 査読 国際誌

    Komatsu M, Kaneko T, Okano H, Ichinohe N

    Journal of visualized experiments : JoVE   ( 144 )   2019年2月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3791/58980

    PubMed

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  • A chronically implantable bidirectional neural interface for non-human primates 査読

    Misako Komatsu, Eriko Sugano, Hiroshi Tomita, Naotaka Fujii

    Frontiers in Neuroscience   11 ( SEP )   514   2017年9月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fnins.2017.00514

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

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    その他リンク: http://orcid.org/0000-0003-1051-2301

  • Mismatch negativity in common marmosets: Whole-cortical recordings with multi-channel electrocorticograms 査読

    Misako Komatsu, Kana Takaura, Naotaka Fujii

    SCIENTIFIC REPORTS   5   15006   2015年10月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/srep15006

    Web of Science

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  • An artificial network model for estimating the network structure underlying partially observed neuronal signals 査読

    Misako Komatsu, Jun Namikawa, Zenas C. Chao, Yasuo Nagasaka, Naotaka Fujii, Kiyohiko Nakamura, Jun Tani

    NEUROSCIENCE RESEARCH   81-82   69 - 77   2014年4月

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2014.02.005

    Web of Science

    PubMed

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  • Estimation of functional brain connectivity from electrocorticograms using an artificial network model 査読

    Misako Komatsu, Jun Namikawa, Jun Tani, Zenas C. Chao, Yasuo Nagasaka, Naotaka Fujii, Kiyohiko Nakamura

    2012 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON NEURAL NETWORKS (IJCNN)   2012年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

    DOI: 10.1109/IJCNN.2012.6252655

    Web of Science

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  • Representation of a Memorized Target in Allocentric Coordinates. 査読

    Misako Komatsu, Eizo Miyashita

    Aust. J. Intell. Inf. Process. Syst.   12 ( 1 )   2010年

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/ajiips/ajiips12.html#KomatsuM10

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書籍等出版物

  • 高次脳機能研究最前線 : 基盤技術から脳のデジタル化まで

    ( 担当: 分担執筆 範囲: 第1編・第1章・第3節 広域皮質脳波を用いたデータ駆動型機能マッピング)

    エヌ・ティー・エス  2026年1月  ( ISBN:9784860439118 )

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    総ページ数:446   担当ページ:25-33   記述言語:日本語   著書種別:学術書

    CiNii Books

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MISC

  • マーモセットの脳における階層的予測符号化の時空間構造

    小松 三佐子

    臨床神経生理学   51 ( 3 )   120 - 125   2023年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人 日本臨床神経生理学会  

    脳は, 時々刻々と入力される刺激に対し絶え間なく般化と予測 (予測符号化; predictive coding) を行っている。予測符号化の枠組みでは, 脳は常に感覚入力の予測を生成し, 実際の入力との比較に基づく予測誤差に応じて内部モデルを更新する。しかしながら予測符号化の重要な特徴である階層性の神経基盤はまだ十分に分かっていない。一方, 統合失調症などのバイオマーカーとして期待されるミスマッチ陰性電位 (MMN; mismatch negativity) はしばしば予測符号化の枠組みで議論されており, 予測符号化の神経基盤を解明することは病態生理の解明に寄与すると期待される。本稿では, local-global paradigmと呼ばれる, 2つの異なる時間的規則で設計された聴覚刺激を用いた霊長類研究について, 予測符号化の時空間的階層性に着目して概説した。

    DOI: 10.11422/jscn.51.120

    CiNii Research

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  • 【革新脳と関連プロジェクトから見えてきた新しい脳科学】ヒト疾患研究 a)精神疾患 双方向トランスレーショナルアプローチによる精神疾患の脳予測性障害機序に関する研究開発

    小池 進介, 笠井 清登, 柳下 祥, 國井 尚人, 松崎 政紀, 田中 謙二, 宇賀 貴紀, 吉田 正俊, 山本 真江里, 鬼塚 俊明, 三浦 健一郎, 小松 三佐子

    生体の科学   73 ( 5 )   458 - 459   2022年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(公財)金原一郎記念医学医療振興財団  

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  • 6pTB-3 自己形成型ニューラルネットワークにおける層数可変型と二層固定型の比較(ニューラルネットワーク・情報統計力学,領域11)

    鈴木 基文, 小松 三佐子, 川島 直輝

    日本物理学会講演概要集   57 ( 0 )   221 - 221   2002年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人日本物理学会  

    CiNii Books

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講演・口頭発表等

  • マーモセット広域皮質脳波を用いた データ駆動皮質機能マッピング 招待

    小松 三佐子

    NEURO2026  2026年8月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Data-Driven Dynamical Mapping of Auditory Prediction in the Primate Cortex 招待

    Misako Komatsu

    The 1st Multisensory Biosystems International Conference  2026年5月 

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    開催年月日: 2026年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Hierarchical representation of auditory predictive signal in the cerebral cortex of non-human primates 招待

    小松 三佐子

    International Symposium Unified Theory of Prediction and Action 2026  2026年3月 

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    開催年月日: 2026年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 自由行動下霊長類からの大規模脳・身体データ取得:⼤脳⽪質情報処理原理の探索と霊長類創薬基盤開発に向けて 招待

    小松 三佐子

    第3回神経研究所所内 セミナー  2025年8月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Data driven functional mapping with cortical-wide electrocorticography in non-human primates 招待

    小松三佐子

    第27回日本ヒト脳マッピング学会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • マーモセット全脳ECoGを用いたマルチモーダルデコーディング 招待

    小松三佐子

    第11回日本BMI研究会  2024年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • Cortical-wide neural dynamics in free behaving primates 招待

    小松三佐子

    NEURO2024  2024年7月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 広域皮質脳波電極開発の実際 招待

    小松三佐子

    第5回猿脳新技術研究会  2024年3月 

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 皮質脳波(ECoG)解析 招待

    小松三佐子

    第33回 日本神経回路学会全国大会 サテライトシンポジウム「理論と実験の融合のための神経科学チュートリアル」  2023年9月 

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    開催年月日: 2023年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 自由行動下霊長類からの大規模神経活動計測 招待 国際会議

    小松三佐子

    第46回日本神経科学大会  2023年8月 

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    開催年月日: 2023年8月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:仙台   国名:日本国  

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  • 霊長類⼤脳⽪質の情報処理原理解明へのアプローチ 招待

    小松三佐子

    ONSA/ABIRセミナー  2022年10月 

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    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:東京   国名:日本国  

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  • Constructing the Hierarchy of Predictive Auditory Sequences in the Marmoset Brain 招待 国際会議

    Misako Komatsu

    MMN2022: 9th Mismatch Negativity conference  2022年9月 

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    開催年月日: 2022年9月

    記述言語:英語  

    開催地:Fukushima   国名:日本国  

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  • Cortical information dynamics for predictive coding 招待 国際会議

    Misako Komatsu

    International Symposium on Artificial Intelligence and Brain Science 2022  2022年7月 

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    開催年月日: 2022年7月

    記述言語:英語  

    開催地:Okinawa   国名:日本国  

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  • マーモセット広域皮質脳波計測技術の最前線 招待

    小松三佐子

    第5回ヒト脳イメージング研究会  2021年9月 

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    開催年月日: 2021年9月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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  • 非ヒト霊長類の広域皮質情報処理 招待

    小松 三佐子

    SCBR FORUM2021  2021年1月  大日本住友製薬株式会社

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    開催年月日: 2021年1月

    記述言語:日本語   会議種別:公開講演,セミナー,チュートリアル,講習,講義等  

    開催地:東京   国名:日本国  

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  • Hierarchical predictions in the marmoset cerebral cortex 国際会議

    Misako Komatsu

    the 43th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society  2020年7月 

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    開催年月日: 2020年7月 - 2020年8月

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:Kobe   国名:日本国  

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  • Whole-cortical Electrocorticography in Common Marmoset 招待

    Misako Komatsu

    the 9th Annual Meeting of the Japan Society for Marmoset Research  2020年2月 

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    開催年月日: 2020年2月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Kobe   国名:日本国  

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  • Predictive coding on auditory processing: spatio-temporal structure of signal flow in the primate neocortex 招待 国際会議

    Misako Komatsu

    MACS International Symposium: COMPUTATIONAL PRINCIPLES IN ACTIVE PERCEPTION AND REINFORCEMENT LEARNING IN THE BRAIN  2020年2月 

     詳細を見る

    開催年月日: 2020年2月

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:Kyoto   国名:日本国  

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  • Resting state networks on electrocorticograms reveal global and local cortical functional structures 国際会議

    Misako Komatsu, Tatsuhiko Yamada, Takaaki Kaneko, Hideyuki Okano, Tetsuo Yamamori, Noritaka Ichinohe, Yuichi. Yamashita

    The 49th Annual Meeting of Society for Neuroscience  2019年10月 

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    開催年月日: 2019年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Chicago, IL   国名:アメリカ合衆国  

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  • Information Flow in the Cortex of Non-human primates with Large-Scale Electrocorticography 招待

    Misako Komatsu

    the NIPS Research Meeting on “Visualization and Control of Neural Dynamics  2019年7月 

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    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:Okazaki   国名:日本国  

    researchmap

  • Cortical information dynamics: Large-scale electrocorticography in common marmosets 招待 国際会議

    Misako Komatsu

    German-Japanese Workshop on New Directions in System Neuroscience  2019年3月 

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    開催年月日: 2019年3月

    記述言語:英語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    開催地:Tuebingen   国名:ドイツ連邦共和国  

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  • Cortical Information Flow for Auditory Information Processing in Marmosets 招待

    Misako Komatsu

    Next-generation Brain Symposium  2018年12月 

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    記述言語:日本語   会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(指名)  

    researchmap

  • Effects of ketamine administrations on frequency and duration mismatch activity in common marmosets with whole-cortical electrocorticograms 招待 国際会議

    小松 三佐子

    MMN2018: 8th Mis­match Neg­at­iv­ity conference “MMN from ba­sic sci­ence to clin­ical ap­plic­a­tions”  2018年6月 

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    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

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産業財産権

  • 皮質脳波電極、脳活動処理システム、及び脳活動処理方法

    小松 三佐子, 藤井 直敬

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    出願人:国立研究開発法人理化学研究所

    出願番号:特願2018-210975  出願日:2018年11月

    公開番号:特開2020-074993  公開日:2020年5月

    特許番号/登録番号:特許第7048972号  登録日:2022年3月 

    J-GLOBAL

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 3Dデジタルツインを用いたてんかん患者の長期脳波モニタリングシステム(3D-EEG)の開発

    2025年 - 2029年

    科学技術振興機構  戦略的な研究開発の推進 経済安全保障重要技術育成プログラム 

    中江 健

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    本研究開発では、てんかん診断の従来のVEEG手法を拡張し、3Dデジタルツイン技術を活用した新システム(3D-EEG)を開発します。病室と患者の3Dモデル化により、脳波や身体動作に加え、視覚・触覚・聴覚などの感覚情報を包括的に計測・解析します。これにより、感覚刺激を考慮した高精度な発作予測モデルの構築が可能となります。また、患者データの匿名化のためアバター技術を導入し、臨床データの共有を実現します。

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    J-GLOBAL

  • 非ヒト霊長類の能動的推論における生成モデル獲得の皮質広域神経基盤

    研究課題/領域番号:23H04978  2023年4月 - 2028年3月

    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)

    小松 三佐子

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    配分額:103350000円 ( 直接経費:79500000円 、 間接経費:23850000円 )

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  • 予測と行動の統一理論の開拓と検証・総括班

    研究課題/領域番号:23H04972  2023年4月 - 2028年3月

    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)

    磯村 拓哉, 銅谷 賢治, 小松 三佐子, 蝦名 鉄平

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    配分額:177450000円 ( 直接経費:136500000円 、 間接経費:40950000円 )

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  • バイオインフォマティクスによるAAVベクター改変と低侵襲遺伝子導入技術の開発

    研究課題/領域番号:22K09760  2022年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    菅野 江里子, 富田 浩史, 田端 希多子, 小松 三佐子

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

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  • 多次元計測による霊長類の多感覚コミュニケーション機構の解明

    2022年 - 2025年

    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 さきがけ 

    小松 三佐子

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    担当区分:研究代表者 

    コミュニケーションは単に自分の意思を相手に伝えるだけでなく、社会とかかわり自己を確立するために重要ですが、その脳内機構の解明には至っていません。本研究では、小型の霊長類であるマーモセットを用いた大規模神経活動計測技術と自由行動下の行動・生理指標解析との融合により、霊長類の多感覚コミュニケーション脳内基盤の解明を試みます。

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    J-GLOBAL

  • 身体的能力と知覚能力の拡張による身体の制約からの解放

    2020年12月 - 2025年11月

    国立研究開発法人科学技術振興機構  ムーンショット型研究開発事業 

    金井 良太

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    担当区分:研究分担者 

    人の意図が推定できれば、思い通りに操作できる究極のCAが可能になります。推定には脳活動の内部だけでなく脳表面情報や他人とのインタラクション情報も重要な手がかりになります。これらをAI技術で統合し、ブレインマシンインタフェース(BMI)機能を持つCA(BMI-CA)を倫理的課題を考慮して開発します。2050年には、人の思い通りに操作できる究極のBMI-CAを実現します。

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    J-GLOBAL

  • 非ヒト霊長類広域皮質脳波計測とトップダウン回路操作による自己主体感の神経基盤解明

    研究課題/領域番号:19K22584  2019年6月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    小松 三佐子

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    配分額:6240000円 ( 直接経費:4800000円 、 間接経費:1440000円 )

    本研究の目的は、霊長類の「自己主体感」に関わる神経基盤を解明することである。非ヒト霊長類であるマーモセットを対象として、大脳皮質全域の神経活動を観察しつつ、同時に前頭葉から聴覚皮質へ至るトップダウン信号を光遺伝学的に操作して増強あるいは減弱させ、その際の音声コミュニケーション行動の変容を観察することで、自己主体感の神経基盤解明を目指す。
    上記の実現に向け、初年度は霊長類前頭葉トップダウン回路賦活技術の開発、次年度に同回路抑制技術の開発を行い、最終年度までに音声コミュニケーション行動の変容を観察する計画である。
    初年度である2019年度は霊長類前頭葉トップダウン回路賦活技術の開発を行った。ウイルスインジェクションにより前頭葉にChR2を発現させたマーモセットの皮質全域に皮質脳波電極を埋設、前頭前野および側頭皮質に青色LED基盤を留置した。その後、前頭葉の神経細胞の投射先である側頭皮質を光刺激したところ、点灯させた青色LED直近の皮質脳波電極のみに光刺激への応答を観察した。したがって、霊長類大脳皮質のフィードバック回路を賦活することに成功し、かつ投射先の光刺激の影響は投射元に比べて空間的に限局してみられることが示唆された。また、並行して行動観察系の開発を行った。発声中のマーモセットの音声と神経活動を同時計測する系を立ち上げ、皮質脳波の計測を開始し、発声中に聴覚皮質の応答を観察するという試験的な結果を得た。

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  • 革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明

    2019年4月 - 2024年3月

    国立研究開発法人日本医療研究開発機構  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(中核拠点) 

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    担当区分:研究分担者 

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  • 双方向トランスレーショナルアプローチによる精神疾患の脳予測性障害機序に関する研究開発

    2019年4月 - 2024年3月

    国立研究開発法人日本医療研究開発機構  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 

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    担当区分:研究分担者 

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  • 予測の神経基盤:広域皮質脳波における時空間構造

    研究課題/領域番号:19H04993  2019年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    小松 三佐子

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    配分額:9620000円 ( 直接経費:7400000円 、 間接経費:2220000円 )

    脳は、時々刻々と入力される刺激に対し、絶え間なく般化と予測を行っている。この予測符号化に関する数学的モデルは皮質の層構造や神経細胞レベルの役割を考慮したものまで様々提案されている。近年ではこのようなモデルを機械学習に適用したディープラーニング(深層学習)により大規模データ解析に大きな進展がみられている。しかし脳内での実装についてはまだ不明な点が多く、とくに全脳レベルでの動力学的性質についてはまったくわかっていないのが現状である。本研究では、広域皮質脳波計測と計算モデルベースのパラメータの定量化を組み合わせ、予測符号化の皮質内情報処理メカニズムをあきらかにする。
    2019年度は、2個体のマーモセットに聴覚オドボール刺激を提示し、刺激提示中の皮質脳波の計測を行った。また、階層ベイズモデルを用いて刺激時系列に基づく予測および予測誤差の定量化を行い、計測した皮質脳波と比較したところ、予測誤差は聴覚皮質が、予測は前頭前野がより係ることが示唆された。

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  • 予測の神経基盤:全脳皮質脳波における時空間構造

    研究課題/領域番号:17H06034  2017年6月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    小松 三佐子

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    配分額:12220000円 ( 直接経費:9400000円 、 間接経費:2820000円 )

    本研究では、皮質全体から記録された皮質脳波(全脳皮質脳波)を用い予測符号化にかかわる脳内情報処理の時空間構造を明らかにすることを目的とした。
    脳は、時々刻々と入力される刺激に対し、絶え間なく般化と予測(predictive coding; PC)を行っている。PCに関する数学的モデルは皮質の層構造や神経細胞レベルの役割を考慮したものまで様々提案されている。近年ではこのようなモデルを機械学習に適用したディープラーニング(深層学習)により大規模データ解析に大きな進展がみられている。しかし脳内での実装についてはまだ不明な点が多く、とくに全脳レベルでの動力学的性質についてはまったくわかっていないのが現状である。
    本年度は、聴覚情報の予測符号化にかかわる神経活動を従来の統計学的手法を用いて解析した。その結果、聴覚情報処理には聴覚皮質だけでなく前頭葉・頭頂葉などの脳全域がかかわること、脳内情報処理が並列的に行われている可能性が示唆された。また、予測誤差が生じる場合には、そうでない場合と比較して前頭葉の関与が重要になることが示唆された。さらに、聴覚皮質―前頭葉の機能結合が予測誤差によって動的に修飾されている可能性があることがわかった。これらの結果は予測符号化モデルの新たなアルゴリズム開発へつながることが期待される。

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  • マーモセット・マカクザルにおけるトランスレータブル脳指標ミスマッチ陰性電 位の発生機序の解明

    2015年6月 - 2018年3月

    自然科学研究機構  新分野創成センターブレインサイエンス研究分野プロジェクト 

    小松 三佐子

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    担当区分:研究代表者  資金種別:競争的資金

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