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Department of Neural Computation for Decsion-making NCD 数理知能研究所

About

私たちについて

数理知能研究室（NCD）では、人間の学習や意思決定のメカニズムを解明するために、脳の計算論に基づいた実験手法や解析手法の研究・開発を行っています。

また我々の開発した手法や研究で得られた知見を、精神医学分野（Computational psychiatry）や社会経済分野（Neuroeconomics, Social neuroscience）など広く社会へ応用していくことを目指します。

研究テーマ

1ヒトの意思決定の脳機構解明

ヒトの意思決定の脳機構解明に向けた研究を行なっています。動物の行動学習の数理モデルの候補である強化学習のアルゴリズムが脳の中でどう実装されているかを、ヒトを用いたfMRI実験を用いて明らかにしてきました。その成果として、時間割引の脳内機構（参考論文1～3）に関する基礎的な成果を出してきました。近年では、時間割引のdysfunctionとしての問題行動という視点から、強迫性障害のメカニズム解明を目指した研究や（参考論文4）、思春期や老年期の行動の動因となる脳機構の解明を目指した研究といった、より社会への還元を見据えた方向へと発展させています。

参考論文

  1. Tanaka SC Doya K Okada G Ueda K Okamoto Y Yamawaki S. Prediction of immediate and future rewards differentially recruits cortico-basal ganglia loops.Nature Neuroscience 7(8). 887-893 2004. doi:10.1038/nn1279
  2. Tanaka SC Schweighofer N Asahi S Shishida K Okamoto Y Yamawaki S Doya K. Serotonin Differentially Regulates Short- and Long-Term Prediction of Rewards in the Ventral and Dorsal Striatum.PLoS ONE 2(12), e1333 2007. doi:10.1371/journal.pone.0001333
  3. Tanaka SC Shishida K Schweighofer N Okamoto Y Yamawaki S Doya K. Serotonin affects association of aversive outcomes to past actions.The Journal of Neuroscience 29(50), 15669-74 2009. doi:10.1523/JNEUROSCI.2799-09.2009
  4. Sakai Y Sakai Y Abe Y Narumoto J & Tanaka SC. Memory trace imbalance in reinforcement and punishment systems can reinforce implicit choices leading to obsessive-compulsive behavior.Cell reports 40(9), 111275 2022. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111275

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2脳波を用いた注意の研究

注意状態へのメタ認知の脳情報基盤解明を目指し、注意状態を評価できる課題の開発や、EEGやfMRIによる脳活動の他、心拍等の生体データも用いて意識下の脳情報の取得を行う研究を行っています。これらのデータや、これまで当研究室で開発した、EEG を用いた注意散漫状態の情報取得技術を元に、注意状態へのメタ認知トレーニング技術の開発を進めております。

参考論文

  1. Kawashima I Kumano H. Prediction of Mind-Wandering with Electroencephalogram and Non-linear Regression Modeling. Front Hum Neurosci. 11 365 2017. doi:10.3389/fnhum.2017.00365
  2. Kawashima I Nagahama T Kumano H Momose K Tanaka S C. Pavlovian-based neurofeedback enhances meta-awareness of mind-wandering. Neural Networks. 158 239-248 2023.

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3大規模・多変量データ解析

様々な個人特性を持った大規模・多変量のデータ（脳イメージングデータ、生体データ、臨床評価尺度、アンケート、認知課題）の解析を行っています。これらの大規模データから、思春期や老年期といった大きな行動の変遷が起こる時期に特有の現象を、脳を含めた多モダリティデータから解明することを目指しています。それによって将来的に、この時期特有の問題の解決につなげたいと考えています。その取り組みの一つに、思春期の子供とその親の大規模脳データに機械学習の手法を適用した研究があります。当研究室は複数の大規模脳・行動データベース（健常者、患者、高齢者）を保有しています。

参考論文

  1. Takagi Y Okada Y Ando S Yahata N Morita K Koshiyama D Kawakami S Sawada K Koike S Endo K Yamasaki S Nishida A Kasai K Tanaka SC. Intergenerational transmission of the patterns of functional and structural brain networks.iScience 24(7), 102708 2021. https://doi.org/10.1016/j.isci.2021.102708
  2. Takagi Y Hirayama JI Tanaka SC. State-unspecific patterns of whole-brain functional connectivity from resting and multiple task states predict stable individual traits.Neuroimage 201, 116036 2019. doi:10.1016/j.neuroimage.2019.116036
  3. Tanaka SC Yamashita A Yahata N et al. A multi-site multi-disorder resting-state magnetic resonance image database.Scientific Data 8(1), 227 2021. doi:10.1038/s41597-021-01004-8

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Member

室長

田中 沙織 Saori C. TANAKA
田中 沙織 Saori C. TANAKA
国際電気通信基礎技術研究所（ATR） 脳情報通信総合研究所
認知機構研究所 数理知能研究室
室長
連絡先
e-mail: xsaori ＠ ATR.jp
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経歴
室長, 2015.9 –
株式会社国際電気通信基礎技術研究所（ATR）脳情報通信総合研究所 数理知能研究室（NCD）
主任研究員, 2015.4 – 2015.9
専任研究員, 2014.1 – 2015.3
株式会社国際電気通信基礎技術研究所（ATR）脳情報通信総合研究所 認知神経科学研究室（DCN）
准教授, 2012 – 2013
特任准教授, 2009 – 2012
大阪大学社会経済研究所 付属行動経済学研究センター
連携研究員, 2007 – 2008
国際電気通信基礎技術研究所（ATR） 脳情報研究所 計算神経生物学研究室
Posdoc fellow, 2006 – 2007
Human Reward Learning Laboratory (John O’Doherty lab)
Division of Humanities and Social Sciences
California Institute of Technology
Ph. D. Candidate, 2003 – 2006
奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 情報生命科学専攻
Master of Science, 2001 – 2003
奈良先端科学技術大学院大学 情報科学研究科 情報システム学専攻
Bachelor of Science, 1997 – 2001
大阪大学 理学部 物理学科 物理学専攻
受賞歴
2019年 日本神経回路学会 優秀研究賞
2018年 日本行動経済学会 第1回行動経済学会ヤフー株式会社コマースカンパニー金融統括本部優秀論文賞
2008年 中山科学振興財団 中山賞奨励賞
2005年 日本神経回路学会 論文賞
2005年 日本神経回路学会 研究賞
2005年 日本神経回路学会 奨励賞
研究費獲得
戦略的国際脳科学研究推進プログラム（国立研究開発法人日本医療研究開発機構）
期間（年度）：2018～2023年度
研究開発課題名：人生ステージに沿った健常および精神・神経疾患の統合MRIデータベースの構築にもとづく国際脳科学連携
分担研究開発課題名：革新脳・脳プロ標準プロトコルによる3T-MRIデータプラットフォームの構築
研究開発代表者又は研究開発分担者の別：研究開発分担者
科研費・学術変革領域研究A（文部科学省）
期間（年度）：2021～2025年度
研究開発課題名：大集団脳科学による個体脳ー世界相互作用に基づく人間の当事者化の脳行動モデル構築（領域名: 「当事者化」人間行動科学：相互作用する個体脳と世界の法則性と物語性の理解）
研究開発代表者又は研究開発分担者の別：計画班代表者
安全保障技術研究推進制度（防衛省）
期間（年度）：2021～2025年度
研究開発課題名：メタ認知の脳情報基盤解明と日常トレーニング環境の構築
研究開発代表者又は研究開発分担者の別：研究開発分担者
ムーンショット型研究開発事業（国立研究開発法人科学技術振興機構）
期間（年度）：2022～2026年度
研究開発課題名：仏教・機械・脳科学で実現する安らぎと慈しみの境地（ムーンショット目標9「2050年までに、こころの安らぎや活力を増大することで 精神的に豊かで躍動的な社会を実現」）研究開発代表者又は研究開発分担者の別：課題推進者
科研費・新学術領域研究（H28-H32: 計画班代表者）
脳・生活・人生の統合的理解にもとづく思春期からの主体価値発展学（計画班A01: 主体価値の脳基盤解明）
科研費・新学術領域研究（H26-H27: 公募班代表者）
社会的行動と自己制御が精神の健康に及ぼす影響の行動経済学的研究
科研費・挑戦的萌芽研究（H25-H27: 代表者）
時間選好モデルの学際的アプローチによる評価と脳機構の解明
科研費・若手A（H23-H26: 代表者）
神経経済学の手法を用いた「幸福度指標」の確立
科研費・基盤C（H23-H25: 分担者）
数理モデル解析を用いた機能的MRIによる強迫性障害の意思決定神経基盤の解明
大阪大学 社会経済研究所共同利用・共同研究（H22-H23: 分担者）
強迫性障害における時間割引率の脳内メカニズムの解明
大阪大学 飛翔研究フェロー（H22: 代表者）
時間割引機能の発達とその脳機構の解明
脳科学研究戦略推進プログラム（H21-H25: 分担者）
社会的行動の基盤となる脳機能の計測・支援の為の先端的研究開発
特別研究員奨励費（H19-H20: 学振PD）
報酬に基づく行動学習の計算論的モデルの確立と脳内メカニズムの解明
特別研究員奨励費（H17-H18: 学振DC2）
非侵襲的脳活動計測を用いたヒトの報酬系における神経修飾物質系の機能の解明
研究業績
2019
Journal papers

  1. Takagi Y, Hirayama JI, Tanaka SC.
    State-unspecific patterns of whole-brain functional connectivity from resting and multiple task states predict stable individual traits.
    NeuroImage 201, 116036.

  2. Yamashita A, Yahata N, Itahashi T, Lisi G, Yamada T, Ichikawa N, Takamura M, Yoshihara Y, Kunimatsu A, Okada N, Yamagata H, Matsuo K, Hashimoto R, Okada G, Sakai Y, Morimoto J, Narumoto J, Shimada Y, Kasai K, Kato N, Takahashi H, Okamoto Y, Tanaka SC, Kawato M, Yamashita O, Imamizu H.
    Harmonization of resting-state functional MRI data across multiple imaging sites via the separation of site differences into sampling bias and measurement bias.
    PLoS biology 17(4), e3000042.

2018
Journal papers

  1. Tanaka SC, Yahata N, Todokoro A, Kawakubo Y, Kano Y, Nishimura Y, Ishii-Takahashi A, Ohtake F & Kasai K.
    Preliminary evidence of altered neural response during intertemporal choice of losses in adult attention-deficit hyperactivity disorder
    Scientific Reports 8, 6703.

  2. Takagi Y, Sakai Y, Abe Y, Nishida S, Harrison BJ, Martínez-Zalacaín I, Soriano-Mas C, Narumoto J, Tanaka SC.
    A common brain network among state, trait, and pathological anxiety from whole-brain functional connectivity
    NeuroImage 172, pp. 506–516.

2017
Journal papers

  1. Takagi Y, Sakai Y, Lisi G, Yahata N, Abe Y, Nishida S, Nakamae T, Morimoto J, Kawato M, Narumoto J, Tanaka SC.
    A Neural Marker of Obsessive-Compulsive Disorder from Whole-Brain Functional Connectivity.
    Scientific Reports 7, 7538.

Books

  1. Ogaki M and Tanaka SC
    Behavioral Economics: Toward a New Economics by Integration with Traditional Economics,
    Springer, 2017

Review articles, Technical

  1. Tanaka SC, Yamada K, Kitada R, Tanaka S, Sugawara SK, Ohtake F, Sadato N.
    Overstatement in happiness reporting with ordinal, bounded scale.
    Scientific Reports 6, 21321.

  2. Fermin AS, Yoshida T, Yoshimoto J, Ito M, Tanaka SC, Doya K.
    Model-based action planning involves cortico-cerebellar and basal ganglia networks.
    Scientific Reports 6, 31378.

2015
Review articles, Technical

  1. 田中沙織. 【神経経済学】経済行動の意思決定メカニズムを解明する新分野. 経済セミナー. 2015年増刊号, 日本評論社.

  2. 田中沙織, 酒井雄希, 成本迅.「衝動性と強迫性 ～計算論的アプローチによる疾患研究」分子精神医学, 15,15-22

2014
Journal papers

  1. Tanaka SC, Yamada K, Yoneda H, Ohtake F.
    Neural Mechanisms of Gain–Loss Asymmetry in Temporal Discounting.
    The Journal of Neuroscience 34(16), pp. 5595-5602.

2013
Review articles, Technical

  1. Tanaka SC, Computational model of dopamine and serotonin in decision making. 日本生物学的精神医学会誌. 24(2),pp.80-88

2012
Journal papers

  1. Demoto Y, Okada G, Okamoto Y, Kunisato Y, Aoyama S, Onoda K, Munakata A, Nomura M, Tanaka SC, Schweighofer N, Doya K, Yamawaki S.
    Neural and Personality Correlates of Individual Differences Related to the Effects of Acute Tryptophan Depletion on Future Reward Evaluation.
    Neuropsychobiology 65(2), pp. 55-64.

Books

  1. 大竹文雄, 田中沙織, 佐倉統.
    「脳の中の経済学」
    ディスカヴァー・トゥエンティワン, 2012年12月

2011
Journal papers

  1. Onoda K, Okamoto Y, Kunisato Y, Aoyama S, Shishida K, Okada G, Tanaka SC, Schweighofer N, Yamaguchi S, Doya K, Yamawaki S.
    Inter-individual discount factor differences in reward prediction are topographically associated with caudate activation.
    Experimental Brain Research 212(4), pp. 593-601.

Review articles, Technical

  1. 田中沙織, 酒井雄希, 成本迅, 銅谷賢治.
    「衝動性に関するセロトニンの計算論とイメージング」, 臨床精神医学,     40(4),pp.479–489

2010
Review articles, Technical

  1. 岡本泰昌, 山脇成人, 田中沙織, 銅谷賢治.
    「計算論的神経科学研究の精神医学への応用」, 実験医学,     28(14),pp.2211–2217

  2. 田中沙織
    「社会行動とセロトニン」, 分子精神医学,     10(3),pp.192-197

2009
Journal papers

  1. Tanaka SC, Shishida K, Schweighofer N, Okamoto Y, Yamawaki S, Doya K,
    Serotonin affects association of aversive outcomes to past actions.
    The Journal of Neuroscience 29(50), pp. 15669-74

Review articles, Technical

  1. 田中沙織.
    「急がば廻れ：報酬予測のメカニズム」, 神経心理学,     25(1),pp.43-50

  2. 春野雅彦, 田中沙織, 川人光男.
    政治的, 経済的決定における報酬系の役割, レヴァイアサン,     44,pp.7-21

  3. 田中沙織.
    「『脳機能イメージングの拡がり』特集号」
    遅延を伴う報酬予測の脳機構の解明−強化学習モデルに基づくfMRI データの解析―. システム/制御/情報，     53(4),pp.1–6

2008
Journal papers

  1. Tanaka SC, Balleine BW, O’Doherty JP,
    Calculating Consequences: Brain Systems That Encode the Causal Effects of Actions.
    The Journal of Neuroscience 28(26), pp. 6750-6755

  2. Schweighofer N, Bertin M, Shishida K, Okamoto Y, Tanaka SC, Yamawaki S, Doya K,
    Low-serotonin levels increase delayed reward discounting in humans.
    The Journal of Neuroscience 28(17), pp. 4528-32

Review articles, Technical

  1. 田中沙織.
    強化学習理論から行動学習・意思決定の脳機構を解明する.
    脳21,     10(4),pp382-388

  2. 田中沙織. 衝動と脳−近似報酬と未来報酬. 社会活動と脳 行動の原点を探る 脳とソシアル. 2008, 医学書院

  3. 田中沙織. 現在の得か？将来の得か？理性と衝動性の脳内メカニズム. ブレイン・デコーディング　脳情報を読む. 「脳を生かす」研究会, pp.142-153, 2008, オーム社

2007
Journal papers

  1. Tanaka SC, Schweighofer N, Asahi S, Shishida K, Okamoto Y, Yamawaki　S, Doya K.
    Serotonin Differentially Regulates Short- and Long-Term Prediction of Rewards in the Ventral and Dorsal Striatum.
    PLoS ONE 2(12),pp.e1333

  2. Schweighofer N, Tanaka SC, Doya K.
    Serotonin and the Evaluation of Future Rewards: Theory, Experiments, and Possible Neural Mechanisms.
    Annals of the New York Academy of Science 1104, pp.289-300

Review articles, Technical

  1. 西條辰義, 田中沙織, 春野雅彦.
    実験からみえる“人間モデル”,
    経済セミナー増刊「ゲーム理論プラス」, pp.28-36, 日本評論社

2006
Journal papers

  1. Tanaka SC, Samejima K., Okada G, Ueda K, Okamoto Y, Yamawaki S & Doya K.
    Brain mechanism of reward prediction under predictable and unpredictable environmental dynamics.
    Neural Networks 9(8), pp. 1233-1242

  2. Schweighofer N, Shishida K, Han CE, Okamoto Y, Tanaka SC, Yamawaki S, Doya K.
    Humans can adopt optimal discounting strategy under real-time constraints.
    PLoS Computational Biology 2(11), pp. e152

2004
Journal papers

  1. Tanaka SC, Doya K, Okada G, Ueda K, Okamoto Y, Yamawaki S,
    Prediction of immediate and future rewards differentially recruits cortico-basal ganglia loops.
    Nature Neuroscience 7(8), pp. 887-893

  2. Tanaka SC, Doya K, Okada G, Ueda K, Okamoto Y, Yamawaki S.
    Different cortico-basal ganglia loops specialize in reward prediction on different time scales.
    Advances in neural information processing systems 16, pp. 701-708, MIT Press

2003
Review articles, Technical

  1. 田中沙織, 銅谷 賢治, 岡田 剛, 上田 一貴, 岡本 泰昌, 山脇 成人
    「空間的情報を含むマルコフ決定課題を用いた長期と短期の報酬予測に伴う脳活動のfMRI測定」
    電気情報通信学会技術研究報告書, 2003,     Vol.103, No.92, pp.1-6

2002
Review articles, Technical

  1. 田中沙織, 銅谷 賢治, 岡田 剛, 上田 一貴, 岡本 泰昌, 山脇 成人
    「長期と短期の報酬予測に伴う脳活動のfMRI測定」
    電気情報通信学会技術研究報告書, 2002,     Vol.102, No.157, pp.37-42

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主幹研究員

酒井 雄希 Yuki Sakai
酒井 雄希 Yuki Sakai
ATR脳情報通信総合研究所 認知機構研究所 数理知能研究室 主幹研究員
京都府立医科大学附属病院 精神科・心療内科 客員講師
博士（医学）, 医師
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研究員

川島 一朔 Issaku Kawashima
川島 一朔 Issaku Kawashima
ATR脳情報通信総合研究所 認知機構研究所 数理知能研究室 専任研究員
博士（人間科学）, 臨床心理士, 公認心理師
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灰谷 知純 Tomosumi Haitani
灰谷 知純 Tomosumi Haitani
ATR脳情報通信総合研究所 認知機構研究所 数理知能研究室 専任研究員
博士（人間科学）, 臨床心理士, 公認心理師
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研究技術員

井上 佳奈 Kana Inoue
井上 佳奈 Kana Inoue
ATR脳情報通信総合研究所 認知機構研究所 数理知能研究室 研究技術員
臨床心理士, 公認心理師
舘 香織 Kaori Tachi
舘 香織 Kaori Tachi
ATR脳情報通信総合研究所 認知機構研究所 数理知能研究室 研究技術員
臨床心理士, 公認心理師
川島 友子 Tomoko Kawashima
川島 友子 Tomoko Kawashima
ATR脳情報通信総合研究所 認知機構研究所 数理知能研究室 研究技術員
臨床心理士, 公認心理師
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秘書


後藤 裕子

学外実習生

佐野 海士
佐野 海士

中川 綾子

技術役務


泉原 延幸

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Recruit

ATR脳情報通信総合研究所・数理知能研究室（室長：田中沙織）では、研究員を募集しております。

募集要項

応募資格
テーマ1：ヒトの意思決定の脳機構解明
  • fMRIや脳波を用いた脳計測実験およびデータ解析を遂行できる方。
  • 脳機能計測、計算神経科学、機械学習などのバックグラウンドがあることが望ましい。
  • Python、R、MATLABなどのプログラミングに慣れていることが望ましい。
  • 博士号取得者（取得見込を含む）または同等の研究実績。
テーマ2：脳波を用いた注意の研究
  • 心理学的研究（実験実施と心理統計的な解析）を遂行できる方。
  • 脳機能計測、計算神経科学、機械学習を用いた研究に興味を持っている方。
  • Python、R、MATLABなどのプログラミングに慣れているとなお望ましい。
  • fMRIや脳波を用いた脳計測実験およびデータ解析を遂行できるとなお望ましい。
  • 博士号取得者（取得見込を含む）または同等の研究実績。
テーマ3：大規模・多変量データ解析
  • 脳画像データおよび行動データの統計的データ解析を遂行できる方。
  • Python、R、MATLABなどのプログラミングに慣れていることが望ましい。
  • 博士号取得者（取得見込を含む）または同等の研究実績。
募集人員

研究員 各テーマ若干名

勤務条件・待遇等
職種 専任研究員
雇用形態 契約、常勤、単年度契約：従事する研究開発プロジェクトの状況、および業績・成果等に応じて年度ごとに契約を更改し、処遇見直しや契約更新の可否判断を行います。
給与・待遇 月額、会社基準による（経験、能力、実績を勘案）
通勤手当、住宅手当、各種社会保険の適用あり
有給休暇（規程日数を付与）、慶弔特別休暇、該当者には社宅制度あり
勤務時間 1日7時間30分、標準労働時間9:00～17:30
フレックスタイム制、コアタイムあり
完全週休二日制（土・日）、祝日、夏季休暇、年末年始休暇、創立記念休暇
勤務地 京都府相楽郡精華町光台2-2-2　株式会社国際電気通信基礎技術研究所内
障がい者の方への配慮事項

設備：駐車場、多目的トイレ、玄関スロープ、 エレベータ（障がい者対応）、休憩室
自動車通勤可能
通勤時間・通院配慮可能（※フレックスタイム制度の範囲内で対応可能かご相談下さい。）
車椅子への配慮
パソコンの環境設定
電話対応なし
残業ゼロ配慮
業務スピード配慮

その他、配慮が必要な事項について、別途ご相談ください。

応募書類

次の5点を郵送または電子メールにて下記書類提出先までご送付ください。

  1. 履歴書
  2. 研究業績リスト
  3. これまでの研究あるいは業務の概要を記した文書（A4原稿1～2枚程度）
  4. 推薦状2通

※ 応募書類は返送いたしませんので、あしからずご了承ください。

選考方法

書類審査の後、必要に応じてプレゼンテーションと面接を行っていただきます。

着任時期

できるだけ早い時期（時期は相談に応じます）。

応募締切

募集定員になり次第締め切ります。

問合せ先・書類提出先

応募書類は電子メールまたは郵送にてご送付ください。
〒619-0288
京都府相楽郡精華町光台2-2-2
株式会社 国際電気通信基礎技術研究所 脳情報通信総合研究所認知機構研究所
数理知能研究室 研究員募集係
Email: ncd-info (@) ATR.jp

個人情報について

当社では、頂いた個人情報につきまして、適性に管理を行い、採用目的のみに使用いたします。

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Contact

株式会社 国際電気通信基礎技術研究所 脳情報通信総合研究所
認知機構研究所 数理知能研究室（NCD）

住所
〒619-0288
京都府相楽郡精華町光台2-2-2
連絡先
Email: ncd-info (@) ATR.jp
アクセス
アクセスマップ （ATR「交通アクセス」）

Link

  • 国立研究開発法人 日本医療研究開発機構／Japan Agency for Medical Research and Development
  • 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学／NARA,Institute of Science and Technology
  • ATR/NAIST 教育連携研究室　計算神経科学研究室