Research

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On-demand regulation of epileptic seizures / てんかん発作のオンデマンド制御法の開発

We are developing a real-time on-demand intervention technology for refractory epilepsy. We are also developing non-invasive brain stimulation technologies (e.g. transcranial focused electrical stimulation).
難治性てんかんの発作をリアルタイムかつオンデマンドに制御する方法を開発しています。経頭蓋集束電気刺激法など非侵襲的脳活動介入法の開発も行っています。

Closed-loop interventions of epileptic seizures

Keywords: Epilepsy, Closed-loop intervention, Real-time signal processing, Transcranial focused electrical stimulation

Publications

  • Takeuchi Y, Harangozó M, Pedraza L, Földi T, Kozák G, Li Q, Berényi A, Closed-loop stimulation of the medial septum terminates epileptic seizures. Brain (Oxford), in press
  • Takeuchi Y and Berényi A, Oscillotherapeutics – Time-targeted interventions in epilepsy and beyond. Neurosci Res 152: 87-107, 2020. PDF
  • 竹内雄一 , てんかん発作のオンデマンド制御法と発作感受性定量法の開発. Medical Science Digest 46 (2): 118-121. PDF
  • Vöröslakos M, Takeuchi Y, Brinyiczki K, Zombori T, Oliva A, Fernández-Ruiz A, Kozák G, Kincses ZT, Iványi B, Buzsáki G, Berényi A, Direct effects of transcranial electric stimulation on brain circuits in rats and humans. Nat Commun 9: 483, 2018. PDF

Grants

  • Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Development of a quantification method of seizure susceptibility using brain-wide electrical spatiotemporal dynamics (Grant# 19H03550), Role: PI, Total cost: 17,160 k JPY / 基盤研究(B)、てんかんの根治を目的としたけいれん準備性の定量法開発とその応用(課題番号19H03550)、研究代表者、17,160千円、KAKEN
  • Fostering Joint International Research (B), Real-time closed-loop interventions of epileptic seizures by non-invasive deep brain stimulation (Grant# 18KK0236), Role: PI, Total cost: 17,940 k JPY / 国際共同研究強化(B)、難治性てんかんの発作を非侵襲的かつオンデマンドに制御する臨床技術の開発(課題番号18KK0236)、研究代表者、17,940千円、KAKEN

Neural circuit dynamics underlying inappropriate decision-making / 不適切な意思決定を生じる神経回路ダイナミクス

We are investigating neural circuit dynamics underlying inappropriate (impulsive, compulsive) decision-making using rat model of psychiatric disorders.
ヒトを含む動物の行動は動機によって裏付けられますが、内的な欲求に従って単純に行動すると社会・経済的な不都合を生じるかもしれません。そのため我々は行動の結果を過去の経験に基づいて予想し、未来に渡って自己や集団の利益を最大化するように行動します。ただし我々は常に適切な判断を下せるわけでは無く、その意思決定にはばらつきがあります。特に統合失調症や依存症などの精神疾患時には、通常起こらない行動表現型が生じます。我々はそのような異常行動、不適切な意思決定を生み出す神経回路ダイナミクスに興味を持っています。そのため先ず動物実験で、独自に開発した行動タスク、大規模電気生理学記録、機械学習など情報学的手法とを組み合わせることで、その責任神経回路ダイナミクスを抽出しようとしています。不適切な意思決定を説明する神経回路ダイナミクスを同定できれば、光遺伝学や化学遺伝学を利用することでその神経回路ダイナミクスを介入操作し、行動表現型との因果関係を検証します。

 

Modeling of brain dynamics for inappropriate decision-making. (A) Inverse network modeling using a machine learning. (B) Test of causal relationship between extracted brain dynamics and behavioral phenotypes.

Keywords: Prefrontal cortex, Motivation, Reward, Aversion, Limbic system, Oscillation, Cross-Spectral Factor Analysis, Schizophrenia, Addiction

Publications

  • Takeuchi Y and Berényi A, Oscillotherapeutics – Time-targeted interventions in epilepsy and beyond. Neurosci Res 152: 87-107, 2020. PDF

Grants

  • Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas, Revealing neuronal network dynamics underlying behavioral phenotypes of psychiatric disorders by solving inverse problems  (Grant# 19H05224), Role: PI, Period: 2019–2021, Total cost: 5,720 k JPY / 新学術領域(研究領域提案型)公募研究、精神病態の行動表現型を生じる神経回路動態の逆問題的解明(課題番号19H05224)、研究代表者、5,720千円、KAKEN