西川 淳 (ニシカワ ジユン)
| 情報科学研究院 生命人間情報科学部門 バイオエンジニアリング分野 | 准教授 |
| 高等教育推進機構 | 准教授 |
Last Updated :2025/06/07
■研究者基本情報
プロフィール情報
- 脳の情報処理原理を知りたい．そのために微細加工技術を駆使し，神経活動及び神経伝達物質濃度を高密度に測定・制御することのできる次世代デバイスの開発に取り組んでいます．また，これを活用して，主に齧歯類の大脳皮質聴覚野の聴覚情報表現を明らかにする研究，様々な聴覚現象を支える神経活動を特定する研究，学習に伴う神経活動の変化とそのメカニズムを明らかにする研究，埋め込みデバイスによる神経活動制御を目指した研究などを進めています．計測した脳活動を数理モデル化し，背後に隠れる計算原理を解き明かそうとする研究も行っています．このように，ナノテクノロジーや数理科学を神経科学と統合することにより，神経科学分野でブレイクスルーを起こすとともに，将来的には神経疾患を抱える患者を救うことのできる新しい医療機器の開発へと繋げたい．
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研究分野
■経歴
経歴
- 2013年11月 - 現在
北海道大学 大学院情報科学研究院, 神経制御工学研究室, 准教授 - 2011年12月 - 2013年10月
北海道大学 大学院情報科学研究科, 生体計測工学研究室, 特任講師 - 2011年08月 - 2011年11月
大阪大学 大学院生命機能研究科, マイクロシステム神経工学研究室, 特任助教 - 2011年04月 - 2011年07月
独立行政法人理化学研究所, 情動情報連携研究チーム, 基礎科学特別研究員 - 2009年04月 - 2011年03月
独立行政法人理化学研究所, 生物言語研究チーム, 基礎科学特別研究員 - 2004年04月 - 2009年03月
独立行政法人理化学研究所, 生物言語研究チーム, 研究員
学歴
■研究活動情報
受賞
- 2020年12月, 日本神経回路学会, 優秀研究賞
マイクロ磁気刺激におけるコイル誘導電場の数値解析と神経誘発応答に基づく評価
須貝俊介;西川 淳;舘野 高 - 2020年10月, 第6回 北海道大学・部局横断シンポジウム, ベストプレゼンテーション賞
マウス聴覚皮質における耳鳴りの神経相関
西川淳 - 2010年, 包括脳ネットワーク, 若手優秀発表賞
鳥類歌中枢HVCにおけるカントールコーディングのin vivoによる実験的検証
西川 淳 - 2009年, 日本神経回路学会, 研究賞
鳥類歌制御神経核HVC局所回路における機能的ネットワーク
西川 淳 - 2008年, 日本生物物理学会, 若手奨励賞招待講演者
多点同時記録によって抽出されたジュウシマツHVC局所回路における機能的ネットワーク
西川淳 - 2008年, 日本神経回路学会, 奨励賞
小鳥の脳神経核HVCにおける歌要素系列の集団符号化
西川淳
論文
- Developing a Frequency‐selective Piezoelectric Acoustic Sensor Sensitive to the Audible Frequency Range of Rodents
Takumi Kuwano, Hiroki Kaneta, Jun Nishikawa, Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Takashi Tateno
IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 15, 12, 1816, 1823, 2020年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Numerical Analysis of Microcoil‐Induced Electric Fields and Evaluation of In vivo Magnetic Stimulation of the Mouse Brain
Shunsuke Sugai, Hisaya Higuchi, Jun Nishikawa, Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Takashi Tateno
IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 15, 11, 1672, 1680, 2020年11月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Sound- and current-driven laminar profiles and their application method mimicking acoustic responses in the mouse auditory cortex in vivo
Shuto Muramatsu, Masato Toda, Jun Nishikawa, Takashi Tateno
Brain Research, 1721, 146312, 146312, Elsevier BV, 2019年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Laminar responses in the auditory cortex using a multielectrode array substrate for simultaneous stimulation and recording
Sota Takahashi, Shuto Muramatsu, Jun Nishikawa, Kazuo Satoh, Shuichi Murakami, Takashi Tateno
IEEJ Transactions on Electrical and Electronic Engineering, 14, 2, 303, 311, Wiley, 2019年02月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Flavoprotein fluorescence imaging-based electrode implantation for subfield-targeted chronic recording in the mouse auditory cortex
Jun Nishikawa, Yuto Ohtaka, Yuishi Tachibana, Yasutaka Yanagawa, Hisayuki Osanai, Takeaki Haga, Takashi Tateno
Journal of Neuroscience Methods, 293, 77, 85, Elsevier B.V., 2018年01月01日, ［査読有り］, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌） - An Analysis of Nonlinear Dynamics underlying Neural Activity Related to Auditory Induction in the Rat Auditory Cortex
M. Noto, J. Nishikawa, T. Tateno
Neuroscience, 318, 58, 83, 2016年03月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - A CMOS IC-based multisite measuring system for stimulation and recording in neural preparations in vitro
Takashi Tateno, Jun Nishikawa
Frontiers in Neuroengineering, 7, 39, Frontiers Media S.A., 2014年10月10日, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - A hardware model of the auditory periphery to transduce acoustic signals into neural activity.
Takashi Tateno, Jun Nishikawa, Nobuyoshi Tsuchioka, Hirofumi Shintaku, Satoyuki Kawano
Frontiers in neuroengineering, 6, 12, 12, 2013年, ［査読有り］, ［国際誌］
英語, 研究論文（学術雑誌）, To improve the performance of cochlear implants, we have integrated a microdevice into a model of the auditory periphery with the goal of creating a microprocessor. We constructed an artificial peripheral auditory system using a hybrid model in which polyvinylidene difluoride was used as a piezoelectric sensor to convert mechanical stimuli into electric signals. To produce frequency selectivity, the slit on a stainless steel base plate was designed such that the local resonance frequency of the membrane over the slit reflected the transfer function. In the acoustic sensor, electric signals were generated based on the piezoelectric effect from local stress in the membrane. The electrodes on the resonating plate produced relatively large electric output signals. The signals were fed into a computer model that mimicked some functions of inner hair cells, inner hair cell-auditory nerve synapses, and auditory nerve fibers. In general, the responses of the model to pure-tone burst and complex stimuli accurately represented the discharge rates of high-spontaneous-rate auditory nerve fibers across a range of frequencies greater than 1 kHz and middle to high sound pressure levels. Thus, the model provides a tool to understand information processing in the peripheral auditory system and a basic design for connecting artificial acoustic sensors to the peripheral auditory nervous system. Finally, we discuss the need for stimulus control with an appropriate model of the auditory periphery based on auditory brainstem responses that were electrically evoked by different temporal pulse patterns with the same pulse number. - Cantor coding of song sequence in the Bengalese finch HVC
Jun Nishikawa, Kazuo Okanoya
Advances in Cognitive Neurodynamics (III), 629, 634, 2012年, ［査読有り］
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス） - Extracting State Transition Dynamics from Multiple Spike Trains Using Hidden Markov Models with Correlated Poisson Distribution
Kentaro Katahira, Jun Nishikawa, Kazuo Okanoya, Masato Okada
Neural Computation, 22, 9, 2369, 2389, 2010年09月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Extracting state transition dynamics from multiple spike trains with correlated Poisson HMM
Kentaro Katahira, Jun Nishikawa, Kazuo Okanoya, Masato Okada
Advances in Neural Information Processing Systems 21 - Proceedings of the 2008 Conference, 817, 824, 2009年
英語, 研究論文（国際会議プロシーディングス） - Automata on Fractal Sets Observed in Hybrid Dynamical Systems
Jun Nishikawa, Kazutoshi Gohara
International Journal of Bifurcation and Chaos, 18, 12, 3665, 3678, 2008年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Population coding of song element sequence in the Bengalese finch HVC
Jun Nishikawa, Masato Okada, Kazuo Okanoya
European Journal of Neuroscience, 27, 12, 3273, 3283, 2008年06月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Anomaly of fractal dimensions observed in stochastically switched systems
Jun Nishikawa, Kazutoshi Gohara
Physical Review E, 77, 3, 036210, 2008年03月18日, ［査読有り］, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌） - 小鳥の複雑な歌系列生成と学習を支える神経機構
西川淳, 岡ノ谷一夫
日本神経回路学会誌, 14, 2, 79, 93, Japanese Neural Network Society, 2007年
日本語, 研究論文（学術雑誌）, 小鳥の歌は, 複数の歌要素が特定の規則に従って並べられた学習性の音声である. その複雑な時系列構造や発達過程の類似性などから, 小鳥はヒト言語の文法的側面を司る神経機構を探るための良い動物モデルとして盛んに研究されている. 本稿では, 小鳥の脳の解剖や局所破壊実験, 電気生理実験, 数理モデル研究について著者らの研究を交えて紹介し, 歌系列の生成と学習を司る神経機構の可能性について述べる. 最後に, 今後検討されるべき問題について議論する. - 鳥のさえずりとヒトの言語: 共通性の生物学的基盤
高橋美樹, 西川淳, 岡ノ谷一夫
生物科学, 59, 2, 77, 84, 日本生物科学者協会, 2007年, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌） - Dynamical neural representation of song syntax in Bengalese Finch: A model study
Jun Nishikawa, Kazuo Okanoya
Ornithological Science, 5, 1, 95, 103, 2006年, ［査読有り］, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌） - 小鳥の歌学習の神経回路は？
西川淳, 岡ノ谷一夫
Clinical Neuroscience, 24, 5, 609, 609, 2006年
日本語, 研究論文（学術雑誌） - 鳥の歌学習と誤差修正機構
関義正, 西川淳
生物の科学 遺伝, 59, 6, 44, 48, 2005年
日本語, 研究論文（学術雑誌） - Fractals in neurodynamics - from hybrid dynamical systems point of view
Kazutoshi Gohara, Jun Nishikawa
Artificial Life and Robotics, 7, 4, 189, 192, 2004年, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Fractals in an electronic circuit driven by switching inputs
J Nishikawa, K Gohara
International Journal of Bifurcation and Chaos, 12, 4, 827, 834, 2002年04月, ［査読有り］, ［筆頭著者］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Correlation Dimension of Dissipative Continuous Dynamical Systems Stochastically Excited by Temporal Inputs
K. Gohara, J. Nishikawa
Emergent Nature, M. M. Novak(ed.), World Scientific, 403, 410, 2002年, ［査読有り］
英語
その他活動・業績
- 系列効果を生じるスパイク平均発火率の状態依存性 力学系モデルと実験的検証
渡辺正, 郷原一寿, 宮下英三, 西川淳, 神経化学, 40, 2月3日, 315, 315, 2001年09月01日
日本神経化学会, 日本語
担当経験のある科目_授業
- 電気回路
北海道大学 工学部 情報エレクトロニクス学科
2021年04月 - 現在 - 生体情報工学演習Ⅱ
北海道大学 工学部 情報エレクトロニクス学科 生体情報コース
2013年10月 - 現在 - 神経制御工学特論
北海道大学 大学院情報科学研究院 生命人間情報科学部門
2013年09月 - 現在 - 生体情報工学実験Ⅱ
北海道大学 工学部 情報エレクトロニクス学科 生体情報コース
2013年09月 - 現在 - データ解析
北海道大学 工学部 情報エレクトロニクス学科 生体情報コース
2013年04月 - 現在 - 生体情報工学実験Ⅰ
北海道大学 工学部 情報エレクトロニクス学科 生体情報コース
2013年04月 - 現在 - 一般教育演習「生体の情報を科学する」
北海道大学
2013年09月 - 2020年03月 - 応用数学Ⅱ
北海道大学 工学部 - 神経情報科学特論
北海道大学 大学院情報科学研究科 - 生物心理学
立教大学 現代心理学部
共同研究・競争的資金等の研究課題
- 双方向型BMIと光遺伝学を統合した興奮-抑制バランス制御による耳鳴り抑制法の開発
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
2022年04月01日 - 2025年03月31日
西川 淳
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 22H03655 - 蠕動運動により脳組織へ低侵襲で潜り込むことができる柔軟な多点神経電極の開発
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
2021年07月 - 2023年03月
西川 淳
本研究では，損傷をなるべく与えずに神経活動を長期に安定して計測することが困難であるという脳活動計測技術における重要な課題を解決するために，有機エレクトロニクスを用いたソフトアクチュエータ技術と微細加工を用いたMEMS技術を統合し，柔らかいまま電極自身の蠕動運動によって脳組織に潜り込んでいくことができる全く新しいタイプの多点電極の開発を目指している．
１年目は，主に生理学実験の基礎的データの収集とソフトアクチュエータの材料選定および駆動特性評価実験を実施した．現時点までに行った実験の結果で，導電性高分子を用いたアクチュエータや，CNTを電極部に用いたソフトアクチュエータが有望であることが分かってきている．材料の検討は，柔軟材料上に塗布したアクチュエータ材料における，駆動電圧-変位量，駆動周波数-変位量，応答速度，耐久性能等について定量的に評価することにより実施した．特に，CNTを用いたソフトアクチュエータにおいて最大5 mm程度の運動を生じさせることが確認できた．さらに，これをベースにして複数のアクチュエータによる協調動作による蠕動運動を実現するために，選定した材料をインクジェットプリンティング等の方法を用いてパターニングして多数並べたデバイスを試作した．今後は，個々のチャンネルに様々な駆動電圧，駆動周波数，各チャンネルの位相遅れ，全体の時空間パターン等を印加し，その駆動動作をビデオカメラおよびレーザードップラー変位計を用いて計測し，駆動信号を最適化し，２年目の生理学実験による機能評価へと繋げていきたいと考えている．
日本学術振興会, 挑戦的研究(萌芽), 北海道大学, 研究代表者, 21K19423 - 聴覚皮質における多点電気刺激による耳鳴り抑制法の基盤技術開発
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
2018年04月 - 2021年03月
西川 淳
本研究の目的は，耳鳴りにおける聴覚皮質の関与を詳細に明らかにするとともに，多点電気刺激を用いた新規の耳鳴り抑制法を開発することである．そのために本研究では，フラビンタンパク質蛍光イメージングを用いてマウス聴覚皮質のサブ領域を同定し，それぞれのサブ領域に多点電極を刺入することによって各サブ領域および層から多点同時神経活動計測を実施し，各サブ領域および層の神経細胞の活動特性が耳鳴り状態に応じてどのように変化するか詳細に明らかにする．さらに，そこで得られた知見を踏まえて，聴覚皮質の各サブ領域および層に様々な多点電気刺激パターンを印加することにより，耳鳴り状態の聴覚皮質神経活動を，強制的に正常な状態へと導くための新規耳鳴り抑制法の開発を目指す．
２年目である2019年度は，1年目に確立した音響驚愕反射ギャッププレパルス抑制を用いたマウスの耳鳴りの行動評価系を用いて，サリチル酸ナトリウムおよび音響暴露操作よって生じる耳鳴りの神経相関を電気生理実験により検討した．その結果，耳鳴り判定に用いるギャップ音のオンセットとオフセットに対する応答比が耳鳴りとよく対応することを見出した．さらに，スパイク波形解析により興奮性細胞と抑制性細胞を分けたところ，耳鳴りに対応する応答の変化に違いが見られることを明らかにした．さらに，音刺激に対する神経応答を精度良く模擬することができる多点電気刺激のパラメータ推定法を提案した．
こうした成果を活かすことにより，３年目に構築予定の多点電気刺激法による新規耳鳴り抑制法の開発を実現していく予定である．
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 18K07345 - 長期安定な双方向型ブレイン-マシン-インターフェース実現のための基盤技術開発
若手特別研究費
2019年07月 - 2020年03月
西川淳
北海道大学 大学院情報科学研究院 - 閉ループ電気生理による神経活動ダイナミクスのフィードバック制御
科学研究費助成事業 基盤研究(C)
2015年04月 - 2018年03月
西川 淳
本研究では，閉ループ電気生理を用いて特定の脳領域における神経応答特性を制御する新規手法を提案した．まず，フラビンタンパク質蛍光イメージングと局所電場電位計測を用いて齧歯類聴覚皮質における各サブ領域および層における時間周波数受容野(STRF)を体系的に調べた．特に，覚醒自由行動下のマウス聴覚皮質では，異なる２つの行動文脈においてSTRFの特性が動的に遷移することを明らかにした．得られた知見をもとに，各サブ領域および層にまたがる多点シリコン電極を刺入し，聴覚応答を計測しながらSTRFを実時間で推定し，その結果に応じて特定のチャンネルを多点電流刺激できるシステムを構築することに成功した．
日本学術振興会, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 15K01847 - マイクロデバイスと制御工学を駆使した神経活動の精緻な制御： 神経制御工学の勃興
若手研究費
2014年07月 - 2015年03月
西川淳
北海道大学 大学院情報科学研究科, 研究代表者 - 加齢に伴う聴覚機能低下を自律的に補償する人工聴覚スマートインプラントの研究
研究助成
2014年03月 - 2015年02月
西川 淳
公益財団法人 大川情報通信基金, 研究代表者, 競争的資金 - 加齢における聴覚の機能低下機構とその補償機器開発の基礎研究
研究開発助成事業 若手研究人材・ネットワーク育成補助金（Talent補助金）
2013年09月 - 2014年03月
西川 淳
ノーステック財団, 研究代表者, 競争的資金 - 聴覚中枢神経マイクロインプラントに応用する音情報神経符号化の基礎技術開発
研究助成 (A)
2013年04月 - 2014年03月
西川 淳
公益財団法人 立石科学技術振興財団, 研究代表者, 競争的資金 - マウスの超音波発声とその認知を司る神経機構の解明
科学研究費補助金 挑戦的萌芽研究
2012年04月 - 2014年03月
西川 淳
文部科学省, 研究代表者, 競争的資金 - 時系列信号によるコミュニケーションを司る神経情報表現の解明
科学研究費補助金 新学術領域研究（伝達創成機構）（公募研究）
2010年04月 - 2012年03月
西川淳
文部科学省, 研究代表者, 競争的資金 - 複雑な時系列処理を支える局所神経回路におけるネットワークダイナミクスの解明
基礎科学特別研究員研究費
2009年04月 - 2011年07月
西川淳
独立行政法人理化学研究所, 研究代表者, 競争的資金 - 音声時系列分節化を支える神経細胞集団の同期的活動
科学研究費補助金 若手（Ｂ）
2008年04月 - 2010年03月
西川淳
文部科学省, 研究代表者, 競争的資金 - 複雑な時系列を産出する神経モジュール間の相互作用
科学研究費補助金 若手（Ｂ）
2006年04月 - 2008年03月
西川淳
文部科学省, 研究代表者, 競争的資金 - 歌行動スイッチングに対応した神経活動パターンシフトの観察
科学研究費助成事業
2007年 - 2008年
福田 諭, 西川 淳, 加藤 真樹, 岡ノ谷 一夫
本研究は、鳥類鳴禽類の歌生成システムにおける、大脳領域HVCの内在的なリズムと、その自発的神経細胞発火パターンが外部からの入力によりどのようにシフトするかを目的とした。自身の歌を外部スピーカーにより聞かせることにより、細胞内カルシウム濃度を上昇させる細胞と、下降させる2種類の細胞が観察された。自身の歌に対する聴覚応答の他に、何も聞かせていない状態においても細胞の自発的な活動が観察されており、聴覚応答に対して神経細胞の活動がシフトすることが確認された。
日本学術振興会, 若手研究(B), 独立行政法人理化学研究所, 19700308
