脳は多数の非線形素子（例えば、ニューロン、グリア等）が結合した力学系とみなすことができ、その神経活動は多様な非線形ダイナミクスを示します。例えば、脳状態に応じて、ヒトの脳波ではさまざまな周波数での振動や同期現象が過渡的にみられます。我々は計算論的神経科学の観点で、神経活動の振動、同期、準安定性、ノイズ誘起現象をはじめとする多様な非線形ダイナミクスが知覚、認知、運動、社会性機能にかかわる脳情報処理において果たす機能的役割の理解を試みています。認知課題時、安静時、もしくは、TMS(経頭蓋磁気刺激)、tES(経頭蓋電気刺激)をはじめとする脳刺激時のヒトの頭皮脳波(electroencephalography: EEG)計測の実験とデータ解析を行います。また皮質脳波(electrocorticography: ECoG)、脳磁図（magnetoencephalography: MEG）、機能的核磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging: fMRI)等で計測したヒト神経活動データの解析も行います。さらに、動物の多モダリティでのイメージングデータや電気生理学的データも扱います。これらのデータ解析とデータ駆動的な数理モデル化を非線形動力学、情報理論、信号処理理論、複雑ネットワーク解析、データ同化、統計的機械学習手法等の多面的な手法の組み合わせにより行います。さらに共同研究機関で取得した脳卒中やてんかん患者、神経発達症当事者のデータの解析により神経活動ダイナミクスの変容と各種病態との関連の解明やブレインマシンインターフェイス応用を試みます。また自律神経活動様相や興奮/抑制回路バランス等の多階層での現象と神経活動ダイナミクスとの関連にもアプローチし、神経活動ダイナミクスの機能的な役割の統合的な理解に挑戦します。
ヒト脳波－TMS同時計測実験を行い、脳波ダイナミクスのデータ解析とデータ駆動的な数理モデル化により神経ダイナミクスの機能的役割の理解を目指します。
