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4Dイメージングデータ内の密集した細胞核を正確に検出・追跡・定量する画像解析手法

Publicly Offered Research

Project AreaResonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number 16H01418
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

豊島 有  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10632341)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords画像解析 / 神経科学 / 機能的全脳イメージング / 細胞核検出 / 全脳イメージング
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、機能的全脳イメージングに適用可能な高精度な画像処理手法の開発を目的として研究を進めている。H29年度は、前年度までに開発した細胞検出アルゴリズムをこのGUIに実装した。4Dイメージングデータ中の細胞核の自動検出・追跡がGUI上で可能になった。またそれらの結果を可視化したり、手動での補正を容易にする機能も搭載した。
また複数の細胞核追跡手法を比較・検討した。まず画像のレジストレーション手法を追跡に適用できるか検討した。既存のレジストレーションツールを利用して、時系列に沿って直列的にレジストレーションをすると、誤差が蓄積して追跡に失敗することがわかった。一方、時系列に沿わずに並列的にレジストレーションを行うことで誤差の蓄積を抑えることができた。また、本領域公募班の玉田班との共同研究をすすめ、線虫の機能的全脳イメージング画像に対して3Dオプティカルフロー法を適用した。その結果、レジストレーション法と同様に、直列的な追跡では誤差が蓄積してしまうが、並列的な追跡によって誤差の蓄積を抑えることができることがわかった。
神経細胞の同定については、同定作業に適した線虫株を作出したり、手動で同定した結果を集めたデータベースを開発した。このデータベースに基づいて別途開発した自動推定手法をGUI上に実装し、手動での補正結果をフィードバックしながら半自動的に同定を行う手法を開発した。従来、神経細胞の同定方法は属人的・暗黙的であったが、GUIへの実装とフィードバックによって、こうした暗黙知を自動推定手法に反映させることができると期待される。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (49 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 5 results) Presentation (40 results) (of which Int'l Joint Research: 18 results,  Invited: 6 results)

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      豊島 有
    • Journal Title

      生体の科学

      Volume: 68 Issue: 5 Pages: 474-475

    • DOI

      10.11477/mf.2425200701

    • ISSN
      0370-9531, 1883-5503
    • Year and Date
      2017-10-15
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    • Journal Title

      IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1-1

    • DOI

      10.1109/tcbb.2017.2782255

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      Oda Shigekazu、Toyoshima Yu、de Bono Mario
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 114 Issue: 23

    • DOI

      10.1073/pnas.1614596114

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      豊島 有
    • Journal Title

      実験医学増刊号

      Volume: 35 Pages: 875-8

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      TOYOSHIMA Yu、IINO Yuichi
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      Seibutsu Butsuri

      Volume: 57 Issue: 1 Pages: 020-022

    • DOI

      10.2142/biophys.57.020

    • NAID

      130005296472

    • ISSN
      0582-4052, 1347-4219
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      Shigekazu Oda, Yu Toyoshima, Mario de Bono
    • Journal Title

      arxiv.org

      Volume: -

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      Toyoshima Y, Tokunaga T, Hirose O, Kanamori M, Teramoto T, Jang MS, Kuge S, Ishihara T, Yoshida R, Iino Y.
    • Journal Title

      PLoS Comput Biol.

      Volume: 12 Issue: 6 Pages: 1-20

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1004970

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      Suzu Oe, Takayuki Teramoto, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Sayuri Kuge, Yuichi Iino, Ryo Yoshida, Takeshi Ishihara.
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      Stephen Wu, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Yu Toyoshima, Takayuki Teramoto, Yuishi Iwasaki, Takeshi Ishihara, Yuichi Iino, Ryo Yoshida
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      豊島 有, Stephen Wu, 滝沢 拓己, 佐藤 研, 徳永 旭将, 広瀬 修, 金森 真奈美, 佐藤 博文, 寺本 孝行, Jang Moon-Sun, 久下 小百合, 三上 秀治, 合田 圭介, 石原 健, 吉田亮, 飯野 雄一
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      豊島 有, 佐藤 研, 三上 秀治, Stephen Wu, 佐藤 博文, Jang Moon-Sun, 金森 真奈美, 滝沢 拓己, 大江 紗, 寺本 孝行, 徳永 旭将, 広瀬 修, 合田 圭介, 石原 健, 吉田亮, 飯野 雄一
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      Yu Toyoshima, Stephen Wu, Hiroki Takizawa, Ken Sato, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Manami Kanamori, Hirofumi Sato, Takayuki Teramoto, Moon-Sun Jang, Sayuri Kuge, Hideharu Mikami, Keisuke Goda, Takeshi Ishihara, Ryo Yoshida, Yuichi Iino
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      Yu Toyoshima, Stephen Wu, Hiroki Takizawa, Ken Sato, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Manami Kanamori, Hirofumi Sato, Takayuki Teramoto, Moon-Sun Jang, Sayuri Kuge, Hideharu Mikami, Keisuke Goda, Takeshi Ishihara, Ryo Yoshida, Yuichi Iino
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      Yuishi Iwasaki, Takayuki Teramoto,,Suzu Oe, Terumasa Tokunaga, Osamu Hirose, Stephen Wu, Yu Toyoshima, Moon Sun Jang, Ryo Yoshida, Yuichi Iino, Takeshi Ishihara
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      岩崎唯史, 寺本孝行, 大江紗, 徳永旭将, 広瀬修, Stephen Wu, 豊島有, ジャンムンソン, 吉田亮, 飯野雄一, 石原健
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Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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