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多次元輝度情報に基づいた形状認識・物体追跡技術の開発

Publicly Offered Research

Project AreaResonance Biology for Innovative Bioimaging
Project/Area Number 16H01423
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 InstitutionNiigata University

Principal Investigator

玉田 篤史  新潟大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (60270576)

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成長円錐 / 神経突起 / キラリティ / 左右非対称性 / リース変換 / 微分干渉顕微鏡 / 構造テンソル / オプティカルフロー / 神経科学 / コンピュータビジョン
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、時間軸を含めた多次元画像の輝度情報から、観測時空間内に存在する物体の形状および運動を数値的に解析する技術を開発することを目標とする。本研究課題では、コンピュータービジョンの最新の手法を導入することで、多次元輝度情報から求めたボクセルベースの詳細な形状情報・物理量を基にして、物体の抽出(抽象化)を行い、物体としての構造情報・運動情報を推定する技術を開発することを目的とする。申請者自身の研究対象である、神経成長円錐の運動解析、細胞内分子のトラフィック解析、神経軸索投射の
トラッキング、膜電位・カルシウムの移動波の伝搬特性解析を具体例として選び、それぞれにおいて回転運動・渦巻き構造を検出することを目指して開発を行う。同時に、本領域内の班員と共同し、研究者のニーズに合った汎用性の高い画像解析手法の開発を行い、画像技術の標準化と領域外への発信に貢献することを目指す。本年度は28年度に開発したボクセルベースの形状・運動情報を統合させて、物体の形状・情報を抽出する手法を確立した。研究成果をまとめて、Nature Communications誌に発表した。さらに、本課題で開発した定量的解析手法を、神経細胞の分子発現パターンおよび形態の解析にも応用し、その成果を、Molecular Brain誌、iScience誌に論文として発表した。また、研究過程で開発した手法をオープンソースソフトウェアとして公開して、領域内外の研究者に向けて発信した。また、領域内共同研究として、全自動細胞トラッキングの技術開発にも取り組んだ。

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

    (9 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Growth cone phosphoproteomics reveals that GAP-43 phosphorylated by JNK is a marker of axon growth and regeneration2018

    • Author(s)
      Asami Kawasaki, Masayasu Okada, Atsushi Tamada, Shujiro Okuda, Motohiro Nozumi, Yasuyuki Ito, Daiki Kobayashi, Tokiwa Yamasaki, Ryo Yokoyama, Takeshi Shibata, Hiroshi Nishina, Yutaka Yoshida, Yukihiko Fujii, Kosei Takeuchi, and Michihiro Igarashi
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 4

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Revealing chiral cell motility by 3D Riesz transform-differential interference contrast microscopy and computational kinematic analysis2017

    • Author(s)
      Tamada Atsushi、Igarashi Michihiro
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2194-2194

    • DOI

      10.1038/s41467-017-02193-w

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Abnormalities in perineuronal nets and behavior in mice lacking CSGalNAcT1, a key enzyme in chondroitin sulfate synthesis2017

    • Author(s)
      Yoshioka Nozomu、Miyata Shinji、Tamada Atsushi、Watanabe Yumi、Kawasaki Asami、Kitagawa Hiroshi、Takao Keizo、Miyakawa Tsuyoshi、Takeuchi Kosei、Igarashi Michihiro
    • Journal Title

      Mol Brain

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 47-47

    • DOI

      10.1186/s13041-017-0328-5

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 細胞の3次元形態・運動解析技術の開発2018

    • Author(s)
      玉田篤史、五十嵐道弘
    • Organizer
      第58回新潟生化学懇話会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Automated multidimensional image analysis for structures and functions of the nervous systems2018

    • Author(s)
      Atsushi Tamada, Michihiro Igarashi
    • Organizer
      The BRI International Symposium 2018
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Imaging and quantitative analysis of chiral cell motility and left-right asymmetry2017

    • Author(s)
      玉田篤史
    • Organizer
      第69回日本細胞生物学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 多次元顕微鏡画像の自動解析により明らかとなった神経細胞のキラル運動特性2017

    • Author(s)
      玉田篤史、五十嵐道弘
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 3次元イメージングと画像解析により明らかになったキラルな細胞運動様式2017

    • Author(s)
      玉田篤史、五十嵐道弘
    • Organizer
      第39回神経組織培養研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子のキラリティによる脳の左右非対称性形成機構2016

    • Author(s)
      玉田篤史
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      横浜
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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