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脳活動ダイナミクスモデル同定に基づくMEG電流源推定法の高精度化に関する研究

Research Project

Project/Area Number 11J03907
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 融合脳計測科学
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

福嶋 誠  奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords脳活動ダイナミクス / システム同定 / 脳磁図(MEG) / 電流源推定 / 高次元データ / 状態空間モデル / 逆問題 / 変分ベイズ法 / システム固定
Research Abstract

前年度までに開発した「異なる電流源同士の時間依存関係ダイナミクスを拘束条件として利用する電流源推定法」(以下, 提案法)をGUIベースの電流源推定ソフトウェアの一部に組み込み, シミュレーションデータ・実験データへの適用による推定精度の詳細な検証を行った. また研究成果を, 2件の国際学会(ISBI 2013, OHBM 2013), 1件の国内学会(Neuro 2013), 1件の一般向け研究開発展示(ATRオープンハウス2013)において発表した.
提案法の推定精度は, 電流源間の時間依存関係ダイナミクスを考慮しない従来のアプローチ(以下, 従来法)との比較を通して評価した. 多変量自己回帰(MAR)モデルから生成したシミュレーションデータを用いた解析では, 提案法において, 従来法よりも小さな正規化平方根平均自乗誤差(nRMSE)[推定電流源と推定MAR係数について]と, 大きなAUC[推定MAR係数について]が算出された. また, ニューラルマスモデルから生成したシミュレーションデータを用いた解析においても, 従来法に比べ, 推定電流源と(推定MAR係数から求まる)推定機能ネットワークに対して, よりよい定量評価値が提案法より得られた. 顔画像視覚刺激提示時に取得された実験データを用いた解析では, 従来法に比べ, より高い被験者間一致性をもって後頭皮質から側頭皮質にかけての活動と腹側視覚経路に対応する機能ネットワークが提案法において推定された.
以上の, シミュレーションデータ・実験データを用いた提案法の推定精度に対する詳細な検証を原著論文としてまとめ, 国際誌NeuroImageに投稿した. 平成25年度末現在, 査読者のコメントを受けて論文の改訂とコメントに対する返答の作成に取り組んでいる段階にあり, 平成26年度初頭にはこれらを提出できるものと考えている.

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] A State-Space Modeling Approach for Localization of Focal Current Sources From MEG2012

    • Author(s)
      Makoto Fukushima, Okito Yamashita, Atsunori Kanemura, Shin Ishii, Mitsuo Kawato, Masa-aki Sato
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Biomedical Engineering

      Volume: (印刷中) Issue: 6 Pages: 1561-1571

    • DOI

      10.1109/tbme.2012.2189713

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 時間空間拘束条件として解剖学的結合の事前知識を取り入れた脳磁図電流源推定法2013

    • Author(s)
      福嶋 誠・山下 宙人・Thomas R. Knosche・佐藤 雅昭
    • Organizer
      第36回日本神経科学大会, 第56回日本神経化学会大会および第23回日本神経回路学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      国立京都国際会館(京都市)
    • Year and Date
      2013-06-21
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Diffusion MRI informed dynamic MEG source reconstruction with application to face recognition data2013

    • Author(s)
      Makoto Fukushima, Okito Yamashita, Thomas R. Knosche, Masa-aki Sato
    • Organizer
      19th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • Place of Presentation
      Seattle, US
    • Year and Date
      2013-06-19
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] MEG source reconstruction constrained by diffusion MRI based whole brain dynamical model2013

    • Author(s)
      Makoto Fukushima, Okito Yamashita, Thomas R. Knosche, Masa-aki Sato
    • Organizer
      2013 IEEE 10th International Symposium on Biomedical Imaging : From Nano to Macro
    • Place of Presentation
      San Francisco, US
    • Year and Date
      2013-04-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] A state-space modeling approach for reconstructing the spatially focal and temporally smooth current sources using the spatially inhomogeneous dynamical model2012

    • Author(s)
      Okito Yamashita, Makoto Fukushima, Atsunori Kanemura, Shin Ishii, Mitsuo Kawato and Masaaki Sato
    • Organizer
      18th International Conference on Biomagnetism
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2012-08-28
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 状態空間アプローチに基づく局所的な脳磁図電流源の推定法2011

    • Author(s)
      福嶋誠・山下宙人・兼村厚範・石井信・川人光男・佐藤雅昭
    • Organizer
      第34回日本神経科学大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜市)
    • Year and Date
      2011-09-16
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Localizing focal sources from MEG by efficient inference in a high dimensional state-space model2011

    • Author(s)
      Makoto Fukushima, Okito Yamashita, Atsunori Kanemura, Shin Ishii, Mitsuo Kawato, Masa-aki Sato
    • Organizer
      17th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • Place of Presentation
      Quebec City, Canada
    • Year and Date
      2011-06-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.cns.atr.jp/~mfukushima

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.cns.atr.jp/~mfukushima

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.cns.atr.jp/~mfukushima

    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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