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Analysis of neural oscillations involved in human swallowing and decoding of swallowing-related neural activities

Research Project

Project/Area Number 18K18366
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 90110:Biomedical engineering-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Hashimoto Hiroaki  大阪大学, 国際医工情報センター, 招へい研究員 (50770674)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywords嚥下 / High γ活動 / 頭蓋内電極 / 深層転移学習 / 脳律動変化 / 嚥下BMI / 嚥下ニューロモデュレーション / 嚥下時脳活動 / High γ 活動 / 転移学習 / 深層学習 / AlexNet / Phase amplitude coupling / 頭蓋内脳波 / 高周波脳律動 / High γ帯域 / 中心下領域 / 脳機能解析 / ブレイン・マシン・インターフェース(BMI) / 脳情報解読
Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated swallowing-related neural-oscillatory activities using intracranial electroencephalogram.
High γ activities involved in swallowing were observed in the cortex along the Sylvian fissure. Next, we demonstrated that combination with the high γ activities related to swallowing and deep transfer learning enabled us to decode patient's swallowing will at approximately 75% accuracy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

嚥下(飲み込み)機能が障害されると誤嚥がおき、窒息や肺炎を引き起こし、ときには生命の危機にも関与する。嚥下障害に対する新たな試みとして脳や喉、頸部を電気などにより刺激するニューロモデュレーション療法が行われており一定の効果も報告されている。しかし、刺激の条件に関しては一定の見解がない。本研究により嚥下時に大脳外側領域が活動することが分かり、同部位がニューロモデュレーション療法の潜在的な刺激目標になりうることを示すことができ、学術的に意義深い。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 4 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Neurosurgical Records by Represented Illustration2020

    • Author(s)
      Hashimoto Hiroaki
    • Journal Title

      Japanese Journal of Neurosurgery

      Volume: 29 Issue: 3 Pages: 216-220

    • DOI

      10.7887/jcns.29.216

    • NAID

      130007815533

    • ISSN
      0917-950X, 2187-3100
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Coupling between infraslow activities and high‐frequency oscillations precedes seizure onset2020

    • Author(s)
      Hashimoto Hiroaki、Khoo Hui Ming、Yanagisawa Takufumi、Tani Naoki、Oshino Satoru、Kishima Haruhiko、Hirata Masayuki
    • Journal Title

      Epilepsia Open

      Volume: 5 Issue: 3 Pages: 501-506

    • DOI

      10.1002/epi4.12425

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A Swallowing Decoder Based on Deep Transfer Learning: AlexNet Classification of the Intracranial Electrocorticogram2020

    • Author(s)
      Hashimoto Hiroaki、Kameda Seiji、Maezawa Hitoshi、Oshino Satoru、Tani Naoki、Khoo Hui Ming、Yanagisawa Takufumi、Yoshimine Toshiki、Kishima Haruhiko、Hirata Masayuki
    • Journal Title

      International Journal of Neural Systems

      Volume: - Issue: 11 Pages: 2050056-2050056

    • DOI

      10.1142/s0129065720500562

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  • [Journal Article] 頭蓋内電極を用いた嚥下関連脳活動の解析と解読2020

    • Author(s)
      橋本洋章、亀田成司、前澤仁志、押野悟、谷直樹、クー・ウイミン、栁澤琢史、吉峰俊樹、貴島晴彦、平田雅之
    • Journal Title

      喉頭

      Volume: 32 Pages: 165-171

    • NAID

      130008036947

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  • [Journal Article] Swallowing-related high gamma oscillatory changes revealed by human electrocorticograms2019

    • Author(s)
      橋本 洋章、平田 雅之、亀田 成司、吉田 史章、栁澤 琢史、押野 悟、吉峰 俊樹、貴島 晴彦
    • Journal Title

      Japanese Journal of Clinical Neurophysiology

      Volume: 47 Issue: 1 Pages: 9-16

    • DOI

      10.11422/jscn.47.9

    • NAID

      130007608519

    • ISSN
      1345-7101, 2188-031X
    • Year and Date
      2019-02-01
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  • [Journal Article] 頭蓋内脳波を用いた嚥下時脳機能の可視化:嚥下BMIへの応用を目指して2019

    • Author(s)
      橋本 洋章、平田 雅之、吉田 史章、亀田 成司、栁澤 琢史、押野 悟、吉峰 俊樹、貴島 晴彦
    • Journal Title

      CI研究

      Volume: 40 Pages: 127-133

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  • [Journal Article] ヒト頭蓋内電極による嚥下関連脳律動解析とマルチモーダル嚥下計測2018

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      橋本 洋章, 平田 雅之, 亀田 成司, 吉田 史章, 栁澤 琢史, 押野 悟, 吉峰 俊樹, 貴島 晴彦
    • Journal Title

      機能的脳神経外科

      Volume: 57 Pages: 11-17

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  • [Presentation] 高周波振動(HFO)・DC電位変化同期システムを用いたてんかん性脳活動の可視化2020

    • Author(s)
      橋本 洋章、平田 雅之、押野 悟 、谷 直樹、圓尾 知之、KHOO HUI MING 栁澤 琢史、山本 祥太、藤田 祐也、木本優希 、貴島 晴彦
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  • [Presentation] Swallowing-related neural oscillatory activities revealed by human electrocorticograms (ECoGs)2020

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      橋本 洋章, 亀田 成司, 吉田 史章, 押野 悟, 谷 直樹, KHOO HUI MING, 栁澤 琢史, 高橋和貴、吉峰 俊樹, 貴島 晴彦、平田 雅之
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 頭蓋内電極を用いた嚥下関連脳活動の解析と解読2020

    • Author(s)
      橋本 洋章、亀田 成司、前澤 仁志、押野 悟、谷 直樹、クー・ウィミン、栁澤 琢史、吉峰 俊樹、貴島 晴彦、平田 雅之
    • Organizer
      第32回日本喉頭科学会総会・学術講演会
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  • [Presentation] 頭蓋内電極留置術や脳深部刺激術・微小電極記録により計測される脳律動変化を可視化する2020

    • Author(s)
      橋本 洋章、圓尾 知之、クー・ウィミン、谷 直樹、栁澤 琢史、中村 仁美、押野 悟、平田 雅之、後藤 恵、生塩 之敬、貴島 晴彦
    • Organizer
      日本脳神経外科学会第79回学術総会
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  • [Presentation] DC(直流)電位変動と高周波振動(HFO)を用いた脳腫瘍関連てんかんの解析2019

    • Author(s)
      橋本 洋章、平田 雅之、中川 智義、KHOO HUI MING、谷 直樹、栁澤 琢史、山本 祥太、押野 悟、貴島 晴彦
    • Organizer
      第77回 日本脳神経外科学会近畿支部学術集会
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  • [Presentation] Swallowing-related neural oscillatory changes revealed by human electrocorticograms (ECoGs)2019

    • Author(s)
      Hiroaki Hashimoto
    • Organizer
      The 12th International Symposium of MEI Center
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    • Invited
  • [Presentation] 手術イラスト作成の工夫2019

    • Author(s)
      橋本 洋章、山本 祥太、藤田 祐也、KHOO HUI MING、柳澤 琢史、木嶋 教行、大西 諭一郎、 谷 直樹、木下 学、押野 悟、平田 雅之、貴島 晴彦
    • Organizer
      第78回日本脳神経外科学会近畿支部学術集会
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  • [Presentation] Phase amplitude couplingにより明らかにされる 皮質内嚥下ネットワーク (シンポジウム)2019

    • Author(s)
      橋本 洋章, 平田 雅之, 亀田 成司, 吉田 史章, 吉峰 俊樹, 押野 悟, 谷 直樹 , KHOO HUI MING, 柳澤 琢史, 田中 將貴, 山本 祥太, 藤田 祐也, 貴島 晴彦
    • Organizer
      日本脳神経外科学会第78回学術総会
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  • [Presentation] 頭蓋内脳波、高周波脳律動、DC電位変動同期システム を用いたてんかん解析2019

    • Author(s)
      橋本 洋章, 平田 雅之, 押野 悟, 谷 直樹, クー ウィミン, 栁澤 琢史, 山本 祥太, 藤田 祐也, 貴島 晴彦
    • Organizer
      第53回日本てんかん学会学術集会
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  • [Presentation] ディープラーニングの手法を用いた嚥下時脳活動の解読2019

    • Author(s)
      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
    • Organizer
      第58回日本定位・機能神経外科学会
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  • [Presentation] ディープラーニングの手法を用いた嚥下時脳活動の解読 (ミニレクチャー)2019

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      第42回 日本嚥下医学会総会ならびに学術講演会
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  • [Presentation] 嚥下機能再建を目指した嚥下ブレイン・マシン・インターフェース研究 (シンポジウム)2019

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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  • [Presentation] Swallowing related high gamma band oscillatory changes revealed by human electrocorticograms2018

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      Hashimoto H , Hirata M , Takahashi K , Kameda S , Yoshida F , Yanagisawa T , Oshino S , Yoshimine T , Kishima H
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  • [Presentation] ヒト頭蓋内電極(ECoG)を用いた嚥下時脳活動解析2018

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司1)、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      第33回日本生体磁気学会大会
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  • [Presentation] 頭蓋内電極を用いた嚥下時脳活動解析と解読2018

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      第24回日本摂食嚥下リハビリテーション学会学術大会
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  • [Presentation] ディープラーニングを用いた嚥下関連頭蓋内脳波解読2018

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      日本脳神経外科学会第77回学術総会
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  • [Presentation] ディープラーニングを用いた嚥下時頭蓋内脳波解読2018

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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  • [Presentation] Multimodal measurement of swallowing using human electrocorticograms, Kinect v2, an electroglottography and a throat microphone in order to reveal swallowing-related neural activities.2018

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      Hashimoto H, Hirata M1, Takahashi K, Kameda S, Yoshida F, Yanagisawa T, Oshino S, Yoshimine T, Kishima H
    • Organizer
      Neuroscience 2018
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 頭蓋内電極、Kinect v2、電気声門図、喉頭マイクを用いた マルチモーダル嚥下計測2018

    • Author(s)
      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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      第48回日本臨床神経生理学会 学術大会
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  • [Presentation] 嚥下機能再建を目指したBMI研究2018

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
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  • [Presentation] 嚥下の脳機能解明とBMIへの応用:研究成果紹紹介2018

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      橋本洋章、平田雅之、亀田成司、吉田史章、栁澤琢史、押野 悟、吉峰俊樹、貴島晴彦
    • Organizer
      第4回嚥下シミュレーション研究会
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  • [Book] ここが知りたい定位脳手術・電気刺激療法Q&A2019

    • Author(s)
      上利 崇, 岡崎三保子,亀田雅博,貴島晴彦,金 一徹, 桑原 研, 近藤聡彦,齋藤洋一,佐々木達也,佐々田 晋,新光阿以子, 田尻直輝, 伊達 勲,橋本洋章,平田雅之,平松匡文, 細本 翔, 守本 純, 安原隆雄,若森孝彰
    • Total Pages
      260
    • Publisher
      中外医学社
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URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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