2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of high-speed general-purpose cell sorting method by sparse modeling and image processing
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19K12104
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| Research Institution | Kogakuin University |
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Principal Investigator |
竹川 高志 工学院大学, 情報学部(情報工学部), 准教授 (50415220)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 蛍光イメージング / 信号検出 / 細胞検出 / スパース最適化 / 非負行列因子分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，蛍光イメージング記録の性能の向上し，神経回路の理解が大きく向上することが期待されている．一方で，記録データの性能の向上に伴いデータの大規模化が進み，データを有効に活用するためには記録データから細胞の位置とスパイク活動を自動的に抽出するセルソーティング技術が重要となっている．実際，ここ数年セルソーティングの手法に関する論文が多数発表されているが，精度・速度・安定性などさまざまな観点から，現状のシステムで十分とは言えない．特に，データごとにパラメータをチューニングする必要がある上に，評価基準がないために得られる推定結果が恣意的になってしまう点が大きく問題である．本研究は，恣意性を排除し個々のデータについて解析の正当性が担保できるような評価方法を確立することを目的に，イメージングデータの特性を事前知識として考慮したアルゴリズムのパラメータに依存しない安定したセルソーティング手法を開発している．昨年度，GPU を用い た並列計算によって高速に実行するシステムの実装を完了し，他システムで計算が困難な大規模データにおいても十分に利用できることを確認した．本年度は，開発したシステムを公開し，フィードバックによりさらなる改良を図った．特に，時間方向に入力データよりも解像度の高い状態でスパイク推定を可能とすることを最重要の課題と位置づけて改良を行った．本研究は単に細かい調整を行った独自のシステムを開発することにとどまらず，独自のアイデアで多くのアルゴリズムの基礎部分に対して，本質的な改善を図るアイデアを複数提 供している．カルシウムにとどまらず電位依存性などによりイメージングデータの解析は神経科学分野で今後さらに活発に行われると予想され，その基礎を支え る技術として重要である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り，開発したシステムをオープンソースプロジェクトとして公開した．利用者からのフィードバックを募り，インターフェイスの改善，パラメータの調整などを行った．並行して，観測データの時間解像度よりも高い解像度でスパイク検出を行うアイデアについて実装を開始した．
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| Strategy for Future Research Activity |
観測データの時間解像度よりも高い解像度でスパイク検出を行うアイデアについて実装を完了させる．公開しているプロジェクトのアクティビティを高め，利用者を増やす．高性能なだけで無く利用しやすいシステムとして完成度を高める．
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| Causes of Carryover |
コロナウイルス対応により前々年度に旅費等の繰り越しを行った．今年度，繰り越し分も研究推進のための物品費等に組み替えたが，引き続きコロナウイルスにより学会がオンライン開催等になり予定よりも支出が少なくなった．次年度，研究の最終年度であり論文受理と研究成果の公表のために予算を利用する予定である．
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[Journal Article] Distinct Mechanisms of Over-Representation of Landmarks and Rewards in the Hippocampus2020
Author(s)
Masaaki Sato, Kotaro Mizuta, Tanvir Islam, Masako Kawano, Yukiko Sekine, Takashi Takekawa, Daniel Gomez-Dominguez, Alexander Schmidt, Fred Wolf, Karam Kim, Hiroshi Yamakawa, Masamichi Ohkura, Min Goo Lee, Tomoki Fukai, Junichi Nakai, Yasunori Hayashi
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 32
Pages: 107864
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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