2013 Fiscal Year Annual Research Report
社会脳を担う前頭葉ネットワークの解明―微小電極からfMRIまでの垂直的統合研究―
Project/Area Number |
22220003
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Research Institution | Kyoto University |
Principal Investigator |
苧阪 直行 京都大学, 文学研究科, 名誉教授 (20113136)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蘆田 宏 京都大学, 文学研究科, 准教授 (20293847)
福山 秀直 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90181297)
村井 俊哉 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (30335286)
船橋 新太郎 京都大学, 学内共同利用施設等, 教授 (00145830)
渡辺 正孝 公益財団法人東京都医学総合研究所, その他部局等, その他 (50092383)
苧阪 満里子 大阪大学, その他の研究科, 教授 (70144300)
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Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 前頭葉 / 社会脳 / ワーキングメモリ / 社会適応障害 / 脳画像法 / 高齢者 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究プロジェクトは,社会脳の動作メカニズムを前頭葉機能の観点から解き明かし,また,社会性障害の原因究明と治療法の探究を進めることで,健全で豊かな社会脳の仕組みと再生プロセスを見出すことを目標として掲げている。平成25年度は,昨年度に引き続き,前頭連合野を中心としたトップダウン制御ネットワークを種々の課題研究で得られた知見と対応づけ、豊かな社会性を育む社会脳と前頭連合野の役割を明らかにすることを目指した研究を行った。fMRIによる実験では,例えば他者との間に葛藤が生じるような場面において,自分自身に責任を帰属させる(自罰)傾向のある人と,他者(相手)に責任を帰属させる(他罰)傾向のある人とを比較し,前頭連合野が攻撃性の指向性を制御している可能性を見出した。微小電極法による検討では,ワーキングメモリが必要とされる二重課題を実行する際のニューロン活動をサルの前頭前野で計測し,課題負荷の増加に伴って神経活動が実際に変化する様を捉えた。次に社会性障害に関する研究では,例えば統合失調症患者において,他者の心的状態を読み取る心の理論と呼ばれる能力の低下が,脳の灰白質領域の体積の変化と関係していることを突き止め,また他者の感情状態に対する共感能力(エンパシー)の低下が,脳の白質と呼ばれる領域の統合度の低下と関係していることを明らかにした。さらに,同様に患者の主観的なQuality of Lifeと灰白質領域の体積の間にも相関関係があるという知見を得ている。また,経頭蓋直流電気刺激法(tDCS)や経頭蓋磁気刺激法(TMS)といった非侵襲による脳刺激法がヒトの認知的・社会的能力にどのような効果を及ぼすかについての検討も引き続き進められている。こうした一連の研究を通して,私たちの社会行動の基盤となる神経メカニズムと社会適応障害の病理の解明に近づくことができたと言える。
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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
本研究課題が掲げる4つの目標の達成に向けて,十分な成果を上げることができた。目標1(社会的協調(共感)を支える認知・神経基盤の解明)については,例えば自己認識や他者に対する社会的認知において重要な役割を果たすことが示唆されている前頭前野内側部などの社会脳領域が,自己および他者に対する参照課題を行う際にどのような活動を示すかについて詳細な検討が行われた。さらに,他者との協調・協力を支える神経メカニズムを複数名の脳活動の同期的パタンから捉える試みにも着手しつつある。目標2(社会性障害の原因究明と適応をもたらす介入方法の探索)に関しては,MRIによって脳の灰白質・白質領域の体積を測定するという新しい手法を用いて,統合失調症患者の社会的能力との相関関係を明らかにした。また,tDCSやTMSなどの脳刺激法がヒトの認知的・社会的能力にどのような効果を及ぼすかについての検討も進められている。目標3(ワーキングメモリと社会脳の相互作用のメカニズムの解明)についても,ワーキングメモリを支える前頭前野のはたらきが,社会的場面における個人差の発現と関係していることなどが明らかとなった。これらの研究成果から,社会脳を制御するワーキングメモリのモデル化(目標4)の達成に向けて本研究プロジェクトが順調に進んでいると言える。また,これらの成果は研究代表者である苧阪直行が中心となって取りまとめられ,一般向けの「社会脳シリーズ」(新曜社)として順次刊行されつつある。以上より,本研究プロジェクトはおおむね順調に進展してきていると考えている。
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Strategy for Future Research Activity |
今後の研究では,前頭連合野を中心とするトップダウンの制御ネットワークと高度な社会性認知を支える社会脳領域との相互関係をモデル化することを目指す。まず,ヒトの脳イメージング研究の結果と,サルの電気生理学的研究で得られた結果を照合することで,高次認知を支える脳内ワーキングメモリネットワークの特性を垂直統合的な観点から明らかにすることを目指す。特に,認知資源の容量制約に着目し,容量制約の基盤となる前頭連合野の仕組みに関する仮説を,神経細胞レベルから全脳レベルまでの幅広い視点を踏まえて提唱する。続いて,これまでの臨床研究で蓄積された疾患群の社会脳研究データと健常者のデータとを比較することで,社会性認知の基盤となる社会脳領域の仕組みに関するモデルを提言すると同時に,社会性障害における前頭葉ネットワークの関与についても実証データに基づく仮説を提唱したい。本研究課題の中心的仮説である,社会脳領域を司る前頭葉ネットワークの実態と仕組みについては,これまで研究を進めてきた高次誤信念課題や,責任帰属課題,自己参照課題,顔認識課題,感情性ワーキングメモリ課題遂行時の脳活動結果や非侵襲脳刺激法を用いた研究結果を踏まえて,その詳細なモデルを提唱することを目指す。さらに,他者との協調・協力を支える神経メカニズムを複数名の脳活動の同期的パタンから捉えることを試みる。具体的には,心理的な幸福感や心理的結びつきを強めることが指摘されている合唱(コーラス)に着目し,合唱中の2名の脳活動の同期強度を測定し,協調・共感の基盤となる脳部位の特定に挑戦する。
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Research Products
(101 results)
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[Journal Article] Motor recovery and microstructural change in rubro-spinal tract in subcortical stroke.2014
Author(s)
Takenobu, Y., Hayashi, T., Moriwaki, H., Nagatsuka, K., Naritomi, H., & Fukuyama, H.
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Journal Title
Neuroimage Clinical
Volume: 4
Pages: 201-208
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] The modulation of rolandic oscillation induced by digital nerve stimulation and self-paced movement of the finger: A MEG study.2014
Author(s)
Enatsu, R., Nagamine, T., Matsubayashi, J., Maezawa, H., Kikuchi, T., Fukuyama, H., Mikuni, N., Miyamoto, S., & Hashimoto, N.
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Journal Title
Journal of Neurological Sciences
Volume: 337
Pages: 201-211
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Impaired empathic abilities and reduced white matter integrity in schizophrenia.2014
Author(s)
Fujino, J., Takahashi, H., Miyata, J., Sugihara, G., Kubota, M., Sasamoto, A., Fujiwara, H., Aso, T., Fukuyama, H., & Murai, T.
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Journal Title
Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry
Volume: 48
Pages: 117-123
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Modafinil augments brain activation associated with reward anticipation in the nucleus accumbens.2014
Author(s)
Funayama, T., Ikeda, Y., Tateno, A., Takahashi, H., Okubo, Y., Fukuyama, H., & Suzuki, H.
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Journal Title
Psychopharmacology
Volume: 231
Pages: 3217-3228
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Global association between cortical thinning and white matter integrity reduction in schizophrenia.2014
Author(s)
Sasamoto, A., Miyata, J., Kubota, M., Hirao, K., Kawada, R., Fujimoto, S., Tanaka, Y., Hazama, M., Sugihara, G., Sawamoto, N., Fukuyama, H., Takahashi, H., & Murai, T.
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Journal Title
Schizophrenia Bulletin
Volume: 40
Pages: 420-427
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Effects of sports participation on psychiatric symptoms and brain activations during sports observation in schizophrenia.2014
Author(s)
Takahashi, H., Sassa, T., Shibuya, T., Kato, M., Koeda, M., Murai, T., Matsuura, M., Asai, K., Suhara, T., & Okubo, Y.
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Journal Title
Translational Psychiatry
Volume: 20
Pages: e96
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Individual differences in autistic traits predict the perception of direct gaze for males, but not for females.2014
Author(s)
Matsuyoshi, D., Kuraguchi, K., Tanaka, Y., Uchida, S., Ashida, H., & Watanabe, K.
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Journal Title
Molecular Autism
Volume: 5
Pages: 12
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Abnormal white matter integrity in the corpus callosum among smokers: tract-based spatial statistics.2014
Author(s)
Umene-Nakano, W., Yoshimura, R., Kakeda, S., Watanabe, K., Hayashi, K., Nishimura, J., Takahashi, H., Moriya, J., Ide, S., Ueda, I., Hori, H., Ikenouchi-Sugita, A., Katsuki, A., Atake, K., Abe, O., Korogi, Y., & Nakamura, J.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 9
Pages: e87890
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Environmental reverberation affects processing of sound intensity in right temporal cortex.2013
Author(s)
Altmann, C. F., Ono, K., Callan, A., Matsuhashi, M., Mima, T., & Fukuyama, H.
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Journal Title
European Journal of Neuroscience
Volume: 38
Pages: 3210-
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Autologous mesenchymal stem cell-derived dopaminergic neurons function in parkinsonian macaques.2013
Author(s)
Hayashi, T., Wakao, S., Kitada, M., Ose, T., Watabe, H., Kuroda, Y., Mitsunaga, K., Matsuse, D., Shigemoto, T., Ito, A., Ikeda, H., Fukuyama, H., Onoe, H., Tabata, Y., Dezawa, M.
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Journal Title
The Journal of Clinical Investigation
Volume: 123
Pages: 272-284
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Differences in dopaminergic modulation to motor cortical plasticity between Parkinson's disease and multiple system atrophy.2013
Author(s)
Kawashima, S., Ueki, Y., Mima, T., Fukuyama, H., Ojika, K., & Matsukawa, N.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 8
Pages: e62515
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] MDR1 C3435T polymorphism and interaction with environmental factors in risk of Parkinson's disease: a case-control study in Japan.2013
Author(s)
Kiyohara, C., Miyake, Y., Koyanagi, M., Fujimoto, T., Shirasawa, S., Tanaka, K., Fukushima, W., Sasaki, S., Tsuboi, Y., Yamada, T., Oeda, T., Shimada, H., Kawamura, N., Sakae, N., Fukuyama, H., Hirota, Y., Nagai, M., & Fukuoka Kinki Parkinson Disease Study Group
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Journal Title
Drug metabolism and Pharmacokinetics
Volume: 28
Pages: 138-143
Peer Reviewed
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[Journal Article] Impact of gray matter reductions on theory of mind abilities in patients with schizophrenia.2013
Author(s)
Koelkebeck, K., Hirao, K., Miyata, J., Kawada, R., Saze, T., Dannlowski, U., Ubukata, S., Ohrmann, P., Bauer, J., Pedersen, A., Fukuyama, H., Sawamoto, N., Takahashi, H., & Murai, T.
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Journal Title
Social Neuroscience
Volume: 8
Pages: 631-639
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Thalamocortical disconnection in the orbitofrontal region associated with cortical thinning in schizophrenia.2013
Author(s)
Kubota, M., Miyata, J., Sasamoto, A., Sugihara, G., Yoshida, H., Kawada, R., Fujimoto, S., Tanaka, Y., Sawamoto, N., Fukuyama, H., Takahashi, H., & Murai, T.
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Journal Title
JAMA Psychiatry
Volume: 70
Pages: 12-21
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Internal structural changes in the hippocampus observed on 3-Tesla MRI in patients with mesial temporal lobe epilepsy.2013
Author(s)
Mitsueda-Ono, T., Ikeda, A., Sawamoto, N., Aso, T., Hanakawa, T., Kinoshita, M., Matsumoto, R., Mikuni, N., Amano, S., Fukuyama, H., & Takahashi, R.
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Journal Title
Internal Medicine
Volume: 52
Pages: 877-885
Peer Reviewed
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[Journal Article] Overlapping connections within the motor cortico-basal ganglia circuit: fMRI-tractography analysis.2013
Author(s)
Oguri, T., Sawamoto, N., Tabu, H., Urayama, S., Matsuhashi, M., Matsukawa, N., Ojika, K., & Fukuyama, H.
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Journal Title
Neuroimage
Volume: 78
Pages: 353-362
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Regional gray matter reduction correlates with subjective quality of life in schizophrenia.2013
Author(s)
Ubukata, S., Miyata, J., Yoshizumi, M., Uwatoko, T., Hirao, K., Fujiwara, H., Kawada, R., Fujimoto, S., Tanaka, Y., Kubota, M., Sasamoto, A., Sawamoto, N., Fukuyama, H., Takahashi, H., & Murai, T.
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Journal Title
Journal of Psychiatric Research
Volume: 47
Pages: 548-554
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Pre-SMA actively engages in conflict processing in human: a combined study of epicortical ERPs and direct cortical stimulation.2013
Author(s)
Usami, K., Matsumoto, R., Kunieda, T., Shimotake, A., Matsuhashi, M., Miyamoto, S., Fukuyama, H., Takahashi, R., & Ikeda, A.
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Journal Title
Neuropsychologia
Volume: 51
Pages: 1011-1017
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Superiority illusion arises from resting-state brain network modulated by dopamine.2013
Author(s)
Yamada, M., Uddin, L. Q., Takahashi, H., Kimura, Y., Takahata, K., Kousa, R., Ikoma, Y., Eguchi, Y., Takano, H., Ito, H., Higuchi, M., & Suhara, T.
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Journal Title
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
Volume: 110
Pages: 4363-4367
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effects of stimulus spatial frequency, size, and luminance contrast on orientation tuning of neurons in the dorsal lateral geniculate nucleus of cat.2013
Author(s)
Naito, T., Okamoto, M., Sadakane, O., Shimegi, S., Osaki, H., Hara, S. I., Kimura, A., Ishikawa, A., Suematsu, N., & Sato, H.
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Journal Title
Neuroscience Research
Volume: 77
Pages: 143-154
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Larger Right Posterior Parietal Volume in Action Video Game Experts: A Behavioral and Voxel-Based Morphometry (VBM) Study.2013
Author(s)
Tanaka, S., Ikeda, H., Kasahara, K., Kato, R., Tsubomi, H., Sugawara, S. K., Mori, M., Hanakawa, T., Sadato, N., Honda, M., & Watanabe, K.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 8
Pages: e66998
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A Comparison of Actual and Artifactual Features based on Fractal Analyses: Resting-State MEG Data.2013
Author(s)
Phothisonothai, M., Tsubomi, H., Kondo, A., Kikuchi, M., Yoshimura, Y., Minabe, Y., & Watanabe, K.
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Journal Title
Lecture Notes in Computer Science
Volume: 212
Pages: 1257-1265
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Neural synchronization during cooperated humming: A hyperscanning study using fNIRS.2014
Author(s)
Osaka, N., Minamoto, T., Yaoi, K., Azuma, M., & Osaka, M.
Organizer
International Conference on Timing and Time Perception
Place of Presentation
Corfu, Greek
Year and Date
2014-04-02 – 2014-04-02
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[Presentation] The role of primary motor cortices in awareness of intention to move studied by repetitive TMS.2014
Author(s)
Ashizuka, A., Mima, T., Ueki, Y., Aso, T., Matsuhashi, M., & Fukuyama, H.
Organizer
30th International Congress of Clinical Neurophysiology (ICCN) of the International Federation of Clinical Neurophysiology (IFCN)
Place of Presentation
Berlin, Germany
Year and Date
2014-03-20 – 2014-03-23
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[Presentation] 発達と脳2013
Author(s)
渡邊正孝
Organizer
日本ワーキングメモリ学会第11回大会
Place of Presentation
京都大学
Year and Date
2013-11-30 – 2013-11-30
Invited
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[Presentation] Decrease of dopamine release in the default brain area (medial prefrontal cortex) of the monkey during a working memory task.2013
Author(s)
Kodama, T., Hikosaka, K., Honda, Y., Kojima, T., & Watanabe, M.
Organizer
43rd annual meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
2013-11-13 – 2013-11-13
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[Presentation] The statistical computation underlying surface property perception in the cat primary visual cortex.2013
Author(s)
Naito, T., Suematsu, N., Miyotshi, T., Sawai, H., & Sato, H.
Organizer
43rd annual meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
2013-11-11 – 2013-11-11
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[Presentation] Polarity-dependent effect of tDCS on the left posterior parietal cortex in verbal attentional processing.2013
Author(s)
Minamoto, T., Azuma, M., Yaoi, K., Mima, T., Fukuyama, H., & Osaka, N.
Organizer
43rd annual meeting of the Society for Neuroscience
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
2013-11-10 – 2013-11-10
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[Presentation] Comparison of Actual and Artifactual Features based on Fractal Analyses: Resting-State MEG Data.2013
Author(s)
Phothisonothai, M., Tsubomi, H., Kondo, A., Kikuchi, M., Yoshimura, Y., Minabe, Y., & Watanabe, K.
Organizer
The 8th Bio-Inspired Computing: Theories and Applications
Place of Presentation
Anhui Huangshan, China
Year and Date
2013-07-12 – 2013-07-14
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[Presentation] Brain Network Efficiency and Intelligent Scores of Children.2013
Author(s)
Duan, F., Tsubomi, H., Yoshimura, Y., Kikuchi, M., Minabe, Y., Watanabe, K., & Aihara, K.
Organizer
The 4th International Conference on Cognitive Neurodynamics
Place of Presentation
Sigtune, Sweden
Year and Date
2013-06-23 – 2013-06-27
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[Presentation] Temporal dynamics of functional networks from multivariate electrophysiological time series.2013
Author(s)
Iwayama, K., Hirata, Y., Kondo, A., Tsubomi, H., Takahashi, K., Yoshimura, Y., Ueno, S., Kikuchi, M., Minabe, Y., Watanabe, K., Suzuki, H., & Aihara, K.
Organizer
The 35th Annual international conference of the IEEE engineering medicine and biology society (EMBC'13)
Place of Presentation
Osaka, Japan
Year and Date
2013-06-03 – 2013-06-07
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