研究内容説明
私の研究室では「意識」（主観的な体験）にまつわる様々な問題を数学的な理論をもとに、解き明かすことを目標としています。例えば、夢を見ていない深い睡眠時に意識が失われてしまうのかはなぜか、視覚と聴覚の意識の質（クオリア）の違いは何によって決まるのか、脳の中の意識の場所はどこかといった問題です。現在の作業仮説としているのは、統合情報理論と呼ばれる理論です。統合情報理論は、意識の本質を「情報」にあると考え、情報の観点から意識を定量化する理論です（詳細は参考文献をご参照下さい）。
統合情報理論は、意識に関する最先端の仮説の一つで、これから様々な実験を通して検証していかなければならない理論です。本研究室では、実験を行う研究者（下記の共同研究先をご参照下さい）との共同研究を通じて、理論の仮説を検証します。具体的には例えば、睡眠・麻酔時の脳活動データの解析を行い、理論が睡眠や麻酔に伴う意識レベルの変化を正しく予測するかどうかを検証しています（小村研究室との共同研究及び村山研究室との共同研究）。あるいは、心理物理実験で定量化される意識の質と脳活動との対応関係を、理論が正しく予測するかどうかを検証することも、今後行っていきます（土谷研究室と山田研究室との共同研究）。
検証を通じて、必要であれば理論を改訂し、ゆくゆくは新たな理論を創り出すことを目指します。従いまして、統合情報理論だけにこだわることなく、様々な観点から（情報熱力学など）、広い視野を持って意識の問題に取り組んでいきます。意識研究はまだまだ新しい学問分野で、様々な問題が手つかずのままに残っています。こうした新しい分野で開拓精神をもって研究に取り組みたい方と、共に研究ができれば幸いです。
以下は修士論文題目・卒業論文題目及び内容説明として公開しているものです。
1. 意識レベルと意識の座の理論予測と実験検証 pdf
2. 意識の質の構造(クオリア構造)と脳活動との数学的な対応関係 pdf
3. Think Communicationの実現に向けた数理技術の開発 pdf
共同研究先
京都大学 小村豊研究室
Monash University 土谷尚嗣研究室
放射線医学総合研究所 山田真希子研究室
理化学研究所 村山正宜研究室
参考文献
解説（まずは以下で挙げた日本語の解説から読むことをお勧めします）
1. 大泉匡史 (2022) 意識の数理的な理論はどのように実験的に検証されるべきか？生体の科学，73(1), 1-5. pdf
2. 大泉匡史 (2018) 統合情報理論から考える人工知能の意識, 人工知能学会誌, 33(4), 460-467. pdf
3. 大泉匡史 (2016)「デジタルカメラにも意識は宿る？」－意識の統合情報理論．日常と非日常からみるこころと脳の科学トピック26，編集：宮崎真、阿部匡樹、山田祐樹，コロナ社．
4. 大泉匡史 (2014) 意識の統合情報理論, Clinical Neuroscience, 32(8), 905-912. pdf
5. 大泉匡史，土谷尚嗣 (2012) 温度計に意識はあるか？ -- 意識レベルの定量化へ向けた理論と実践, LiSA, 19(4), 352-359. pdf
本
1. 意識はいつ生まれるのか: 脳の謎に挑む統合情報理論. Marcello Massimini, Giulio Tononi著, 花本知子翻訳. 亜紀書房. (一般向けに書かれており読みやすい)
2. 意識をめぐる冒険. Christof Koch著, 土谷尚嗣, 小畑史哉翻訳. 岩波書店.
3. クオリアはどこからくるのか?: 統合情報理論のその先へ. 土谷尚嗣著．岩波書店．
4. Phi: A Voyage from the Brain to the Soul. Giulio Tononi, Pantheon. (非常に難解なので根気のある人向け)
論文（詳細を理解する必要はないですが、大泉自身がどのような研究をやっているかの参考として読んでいただくと良いと思います。）
1. Oizumi M, Albantakis L, Tononi G (2014) From the Phenomenology to the Mechanisms of Consciousness: Integrated Information Theory 3.0. PLoS Computational Biology, 10, e1003588.
2. Oizumi M, Tsuchiya N, Amari S (2016) Unified Framework for Information Integration Based on Information Geometry. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(51), 14817-14822.
3. Oizumi M, Amari S, Yanagawa T, Fujii N, Tsuchiya N (2016) Measuring Integrated Information from the Decoding Perspective. PLoS Computational Biology, 12(1), e1004654, 2016.
4. Kitazono J, Kanai R, Oizumi M (2020) Efficient search for informational cores in complex systems: Application to brain networks. Neural Networks, 132, 232-244.
5. Genji Kawakita, Shunsuke Kamiya, Shuntaro Sasai, Jun Kitazono, Masafumi Oizumi (2022) Quantifying brain state transition cost via Schrödinger's bridge. Network Neuroscience, 6 (1), 118–134.
6. Kitazono J, Aoki Y, Oizumi M (2022) Bidirectionally connected cores in a mouse connectome: Towards extracting the brain subnetworks essential for consciousness. Cerebral Cortex.
7. Kamiya S, Kawakita G, Sasai S, Kitazono J, Oizumi M (2023) Optimal Control Costs of Brain State Transitions in Linear Stochastic Systems. Journal of Neuroscience, 43 (2), 270-281.
8. Sekizawa D, Ito S, Oizumi M (2024) Decomposing thermodynamic dissipation of linear Langevin systems via oscillatory modes and its application to neural dynamics. Physical Review X 14 (4), 041003
9. Kawakita G, Zeleznikow-Johnston A, Tsuchiya N, Oizumi M (2025) Is my "red" your "red"?: Evaluating structural correspondences between color similarity judgments using unsupervised alignment. iScience, in press.
当研究室の研究内容と関連が深く特に読むことを推奨する論文
1. Tononi, G., Boly, M., Massimini, M., & Koch, C. (2016). Integrated information theory: from consciousness to its physical substrate. Nature Reviews Neuroscience, 17(7), 450.
2. Koch, C., Massimini, M., Boly, M., & Tononi, G. (2016). Neural correlates of consciousness: progress and problems. Nature Reviews Neuroscience, 17(5), 307.
3. Casali, A. G., Gosseries, O., Rosanova, M., Boly, M., Sarasso, S., Casali, K. R., ... & Massimini, M. (2013). A theoretically based index of consciousness independent of sensory processing and behavior. Science translational medicine, 5(198), 198ra105-198ra105.
4. Sasai, S., Boly, M., Mensen, A., & Tononi, G. (2016). Functional split brain in a driving/listening paradigm. Proceedings of the National Academy of Sciences, 113(50), 14444-14449.
5. Boly, M., Massimini, M., Tsuchiya, N., Postle, B. R., Koch, C., & Tononi, G. (2017). Are the neural correlates of consciousness in the front or in the back of the cerebral cortex? Clinical and neuroimaging evidence. Journal of Neuroscience, 37(40), 9603-9613.