研究者業績

中野 高志

ナカノ タカシ  (Takashi Nakano)

基本情報

所属
藤田医科大学 医学部 医学科 准教授
(兼任)医学部 医学情報教育推進室 副室長
学位
博士(理学)(NAIST)

J-GLOBAL ID
201001070039507320
Researcher ID
B-6061-2015
researchmap会員ID
6000022342

外部リンク

強化学習の神経機構について、コンピュータ上で脳をつくることで理解しようと取り組んでいます。特に神経生物学実験の経験を生かして生物学的に妥当な詳細なモデルを構築することで、強化学習がどのようにして脳で実装されているのかを研究しています。また、様々な研究機関と共同研究を行い脳神経活動データや臨床からの医療データに対してデータサイエンスの手法を用いて解析をすることで、脳の理解や医学への貢献に取り組んでいます。


学歴

 2

論文

 26
  • Mercedes Hildebrandt, Masanori Koshimizu, Yasuki Asada, Kansai Fukumitsu, Mahito Ohkuma, Na Sang, Takashi Nakano, Toshiaki Kunikata, Kai Okazaki, Noriaki Kawaguchi, Takayuki Yanagida, Linyuan Lian, Jianbing Zhang, Takayuki Yamashita
    International Journal of Molecular Sciences 25(21) 11365-11365 2024年10月22日  査読有り
    When exposed to X-rays, scintillators emit visible luminescence. X-ray-mediated optogenetics employs scintillators for remotely activating light-sensitive proteins in biological tissue through X-ray irradiation. This approach offers advantages over traditional optogenetics, allowing for deeper tissue penetration and wireless control. Here, we assessed the short-term safety and efficacy of candidate scintillator materials for neuronal control. Our analyses revealed that lead-free halide scintillators, such as Cs3Cu2I5, exhibited significant cytotoxicity within 24 h and induced neuroinflammatory effects when injected into the mouse brain. In contrast, cerium-doped gadolinium aluminum gallium garnet (Ce:GAGG) nanoparticles showed no detectable cytotoxicity within the same period, and injection into the mouse brain did not lead to observable neuroinflammation over four weeks. Electrophysiological recordings in the cerebral cortex of awake mice showed that X-ray-induced radioluminescence from Ce:GAGG nanoparticles reliably activated 45% of the neuronal population surrounding the implanted particles, a significantly higher activation rate than europium-doped GAGG (Eu:GAGG) microparticles, which activated only 10% of neurons. Furthermore, we established the cell-type specificity of this technique by using Ce:GAGG nanoparticles to selectively stimulate midbrain dopamine neurons. This technique was applied to freely behaving mice, allowing for wireless modulation of place preference behavior mediated by midbrain dopamine neurons. These findings highlight the unique suitability of Ce:GAGG nanoparticles for X-ray-mediated optogenetics. The deep tissue penetration, short-term safety, wireless neuronal control, and cell-type specificity of this system offer exciting possibilities for diverse neuroscience applications and therapeutic interventions.
  • Hiroyuki Ohta, Takashi Nozawa, Takashi Nakano, Yuji Morimoto, Toshiaki Ishizuka
    Neurobiology of Aging 142 8-16 2024年10月  査読有り
  • Wan-Ru Li, Takashi Nakano, Kohta Mizutani, Takanori Matsubara, Masahiro Kawatani, Yasutaka Mukai, Teruko Danjo, Hikaru Ito, Hidenori Aizawa, Akihiro Yamanaka, Carl C.H. Petersen, Junichiro Yoshimoto, Takayuki Yamashita
    Current Biology 2023年8月  査読有り筆頭著者
  • Takanori Matsubara, Takayuki Yanagida, Noriaki Kawaguchi, Takashi Nakano, Junichiro Yoshimoto, Maiko Sezaki, Hitoshi Takizawa, Satoshi P. Tsunoda, Shin ichiro Horigane, Shuhei Ueda, Sayaka Takemoto-Kimura, Hideki Kandori, Akihiro Yamanaka, Takayuki Yamashita
    Nature Communications 13(1) 2022年12月  
    The original version of this Article contained an error in Figure 3d. The label ‘ChRmine-eYFP’ was incorrectly shown in orange font instead of green font. This error has been corrected in the HTML and PDF versions of the Article.
  • Takashi Nakano, Masahiro Takamura, Takahiro A. Kato, Shin-ichi Kano
    Frontiers in Psychiatry 13 2022年12月1日  筆頭著者責任著者

MISC

 10
  • 中野高志, 中野高志, 高村真広, 西村春輝, 町澤まろ, 市川奈穂, 吉野敦雄, 岡田剛, 岡本泰昌, 岡本泰昌, 山脇成人, 山田真希子, 須原哲也, 吉本潤一郎
    日本神経化学会大会抄録集(Web) 65th 2022年  
  • 高村真広, 高村真広, 中野高志, 中野高志, 西村春輝, 西村春輝, 町澤まろ, 市川奈穂, 吉野敦雄, 吉野敦雄, 岡田剛, 岡本泰昌, 岡本泰昌, 山脇成人, 山田真希子, 山田真希子, 須原哲也, 吉本潤一郎, 吉本潤一郎
    日本神経化学会大会抄録集(Web) 65th 2022年  
  • 中野高志, 中野高志, 高村真広, 西村春輝, 町澤まろ, 市川奈穂, 岡本泰昌, 山脇成人, 山田真希子, 須原哲也, 吉本潤一郎, 吉本潤一郎
    人工知能学会全国大会(Web) 36th 2022年  
  • 松原崇紀, 柳田健之, 河口範明, 中野高志, 瀬崎真衣子, 滝澤仁, 山中章弘, 山下貴之, 山下貴之
    日本生理学雑誌(Web) 83(2) 2021年  
  • 酒井翠, 高村真広, 岡田剛, 岡本泰昌, 山脇成人, 丸野由希, 中野高志, 吉本潤一郎
    電子情報通信学会技術研究報告 118(322(NC2018 22-27)(Web)) 1 (WEB ONLY) 2018年11月15日  
  • 酒井 翠, 中野 高志, 丸野 由希, 岡田 剛, 高村 真広, 岡本 泰昌, 山脇 成人, 吉本 潤一郎
    情報処理学会関西支部支部大会講演論文集 2018 3p 2018年  
  • Takashi Nakano, Catherine Chin, David Mo Aung Myint, Eng Wui Tan, Peter John Hale, John N. J. Reynolds, Jeff Wickens, Keshav M. Dani
    2014 CONFERENCE ON LASERS AND ELECTRO-OPTICS (CLEO) 2014年  
    The development of fast and robust chemical delivery systems is important step for nanomedicine. We demonstrate on-demand, sub-second, controlled release of a neuromodulator by applying femtosecond laser pulse trains to robust, liposome structures.
  • 中野 高志, 吉本 潤一郎, Wickens Jeff
    電子情報通信学会技術研究報告 109(53) 103-110 2009年5月25日  
  • 中野 高志, 吉本 潤一郎, Jeff Wickens, 銅谷 賢治
    情報処理学会研究報告. BIO, バイオ情報学 2009(16) 1-8 2009年5月18日  
    線条体は大脳基底核の入力部であり,皮質からグルタミン酸,黒質からドーパミンの投射を受けている.それらの入力から引き起こされるカルシウム変化およびドーパミン強度自身によって皮質線条体間のシナプス強度が変化することが報告されているが,その入力タイミングの依存性についてはまだほとんど分かっていない.線条体シナプスのタイミング依存可塑性の背後にあるカルシウム変化のメカニズムを明確にするために,現実的な形態を備えた線条体ニューロンモデルを構築し,スパイクタイミングに依存する細胞内カルシウム濃度変化をシミュレーションにより調べた.その結果,up-state のときにグルタミン酸またはドーパミン入力が後シナプススパイクよりも先行すると最もカルシウム応答が大きくなることが予測された.
  • 中野 高志, 土居 智和, 吉本 潤一郎, 銅谷 賢治
    情報処理学会研究報告. BIO, バイオ情報学 2007(60) 55-62 2007年6月14日  
    大脳基底核線条体はドーパミンの投射を受けており,その強度によって大脳皮質と線条体間のシナプス伝達効率が調節される.本研究では,このシナプス可塑性を実現している細胞内シグナル伝達機構を解明するために,その動力学モデルを構築し,様々な条件下における細胞の応答をシミュレーションによって予測した.また,そのモデルが持つ力学的特性の解析を行ったその結果,PKAおよびDARPP-32がドーパミンおよびカルシウム依存性シナプス可塑性において必須の分子であり,特に,CK1-Cdk5-D75経路はカルシウム依存シナプス長期減弱に,PP2A-D75経路が長期増強に重要な役割を果たしていることが分かった.

書籍等出版物

 2

担当経験のある科目(授業)

 12

共同研究・競争的資金等の研究課題

 6

その他

 1
  • ① レーザーとリポソームを用いた薬物投与法 *本研究シーズに関する産学共同研究の問い合わせは藤田医科大学産学連携推進センター(fuji-san@fujita-hu.ac.jp)まで