藤田 一郎 教授Fujita, Ichiro

Graduate School of Frontier Biosciences
Cognitive Neuroscience Group

<!--:ja-->藤田 一郎 教授<!--:--><!--:en-->Fujita, Ichiro<!--:-->

The human brain performs countless cognitive functions, but Professor Fujita’s research focuses especially on vision. How does the brain process information and create "a world inside our head"? Professor Fujita uses cutting-edge technology to explore real-time information processing within the brain.

Coming to terms with complex mechanisms that make “seeing” possible

One of my current interests is the question of why the world appears three-dimensional. The world seen through the right eye only has a slight horizontal discrepancy from the world seen through the left eye only. The discrepancy is considerable in objects close to us, but less for those further away. The brain identifies this difference in degree of discrepancy and converts it to depth perception, a brain function known as binocular stereopsis. One of the major pillars of my research is the study of this stereopsis function.
For many years, it was thought that the information used for stereopsis was transmitted in the brain from the primary visual cortex to the parietal lobe, but our research has revealed that the temporal lobe is also involved. We are now investigating how the roles of the parietal and temporal lobes are divided in order for us to see the world in three dimensions. To date, we have discovered that the division of duties between the two parts occurs in certain situations, such as when objects are moving rapidly, and when there is a need to see them in detail.
dr2_fujita

Visual research methods without precedent worldwide

Another pillar of my research involves shedding light on the functional architecture of cells in the cerebral cortex, explaining how the cells are arranged based on their properties and functions. Once we understand the functional architecture, we can make inferences about information processing mechanisms.
In the past, this kind of research involved investigating the properties of neural cells one by one. Today, however, we use what is known as two-photon laser microscopy, which allows us to look at how numerous cells within the brain of a living creature respond to different stimuli. It is still only seven or eight years since this method was first applied to animal experimentation.

Looking forward to the day when interdisciplinary research is routine practice

dr3_fujitaThe research undertaken in my lab requires not only expertise in biology, but also the ability to use a variety of photonic equipment. To analyze the data obtained, we draw on methods developed in the fields of mathematics, statistics, and information science. As a partnership between three Graduate Schools—Information Science and Technology, Frontier Biosciences, and Engineering Science—the Humanware Innovation Program (HWIP) offers the ideal conditions to foster a new generation of researchers capable of advancing the innovative activities of the graduate schools’ various research labs.
Previous generations of researchers treated physiology and anatomy as very different disciplines. Around the time that I was a student, however, people started to take it for granted that both of these disciplines should be studied together. As a result, I am perfectly comfortable with the idea of studying function and structure together. I expect that similar convergences will develop through HWIP. It excites me to think that new fields of research, ones that were previously thought impossible, will one day emerge naturally from this three-way interdisciplinary program.

-->

異分野連携で「その先」をめざす

ものを見ているとき、
脳はどうやって世界を見ているのか。

藤田 一郎 教授Fujita, Ichiro

Fujita, Ichiro

生命機能研究科 認知脳科学研究室

<!--:ja-->藤田 一郎 教授<!--:--><!--:en-->Fujita, Ichiro<!--:-->

脳のさまざまな認知機能の中でも、藤田教授は視覚に注目している。脳はどのような情報処理を行うことで「頭の中の世界」を構築しているのか。それを知るために、最新鋭の設備を使ってリアルな脳の情報処理を研究している。

「見る」を実現する、複雑精妙なメカニズムに挑む

今、興味をもっているテーマの一つは「世界はなぜ立体に見えるか」です。右眼だけで見る世界と左眼だけで見る世界は、横に少しズレています。近くの景色は大きくズレますが、遠くの景色はあまりズレない。このようなズレの違いを脳が検出して、奥行きに変換する機能を両眼立体視といい、この両眼立体視の機能を調べることが研究の大きな柱です。
長い間、両眼立体視に関係する情報は、大脳の一次視覚野から頭頂葉に伝えられるといわれてきましたが、我々の研究から、側頭葉も関与することが分かってきています。そこで現在、側頭葉と頭頂葉がどのような役割分担をして世界を「立体的に見る」ことを実現しているのかを調べています。これまでの研究の結果、景色が速く動く時、細かく景色を見なくてはいけない時など、場合に応じて両者が分担作業を行っていることが分かってきました。
dr2_fujita

世界でも類を見ない視覚の研究方法を用いて

もう一つの研究の柱は、視覚に関係する大脳皮質の細胞がその性質や機能に基づき、どのように配列されているのかを知る、つまり機能構築を明らかにしようという試みです。機能構築が分かれば、そこで行われている情報処理の仕組みが推定できます。
この研究は、従来、一つずつ神経細胞の性質を調べるという方法を行われていました。今や、二光子レーザー顕微鏡法というやり方を用いれば、生きている動物の頭の中で、いくつもの細胞に対して、「どんな刺激に対してどう反応するか」を調べることができるようになりました。この方法が動物実験に適用できるようになったのは、ほんの7、8年前。サルに適用できるようになったのは2、3年前。そして、二光子レーザー顕微鏡を使ったサルの視覚連合野の研究ができるのは、私が知る限りでは、この研究室が世界で唯一ではないかと思います。

融合研究が当たり前となる日

dr3_fujita私たちの分野では、生物学の知識が必要なだけでなく、さまざまな光学機器を扱えなければなりません。また、得られたデータは数学、統計学、あるいは情報科学的方法から解析しています。ヒューマンウエアイノベーションプログラムは、情報、生命、基礎工学の三研究科が連携して進める取り組みなので、各研究室での先進的な活動を先へと進められる若い世代を育てるには絶好の機会だと思っています。
私の先輩たちは、生理学と解剖学は遠い分野だと思っていました。しかし私が大学生の頃、両方を当たり前のように学べる時代が来ました。そのため、私は機能と構造を合わせて研究することに違和感を感じません。同じようなことが、このプログラムの中で起きるのではないでしょうか。将来、三つの分野が融合してはじめてできるような研究が自然に出てくるだろうと考えると、とても楽しみです。

研究室のホームページはこちらから