「個性」を創発する脳システムの数理モデル開発と統計データ解析

• 研究領域: 多様な「個性」を創発する脳システムの統合的理解
• 研究課題/領域番号: 16H06533
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 駒木 文保 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (70242039)
• 研究分担者: 松田 孟留 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, ユニットリーダー (50808475)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 58,630千円 (直接経費: 45,100千円、間接経費: 13,530千円); 2020年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2019年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2018年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2017年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2016年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
• キーワード: ベイズ統計 / 点過程 / 時系列解析 / スパイクソーティング / 数理モデル / 統計モデル

研究成果の概要

個性を創発する脳システムの統計モデルを構築し，それに基づくデータ解析手法を開発した．特に，脳システムに関連する１変量および多変量の時系列データと点過程データの解析のために開発した手法について，国際会議で報告するとともに，論文を発表した．新たに開発した手法は，国内外で利用されるようになっている．さらに，領域内の共同研究により，開発した手法を用いたデータ解析による共同研究を進め脳システムにおける新たな知見についての論文を発表した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳のような複雑なシステムから生成されたデータは，従来のシンプルな手法でデータ解析を行うことが適切でないことが多い．特に，脳システムは個性をもつため，個性を考慮しないデータ解析を行うと適切に情報を抽出できないことが大きな課題であった．本課題で研究を進めた，統計モデル・数理モデルとそれに基づくデータ解析手法は，従来，研究者の裁量が入っていた解析手法に代わり，よりデータドリブンで柔軟な解析を可能にするものである．特に，脳システムに関連する１変量および多変量の時系列データと点過程データの解析のために開発した手法は，柔軟性・汎用性があり国内外で利用されるようになっている．

研究成果

• [雑誌論文] Enriched standard conjugate priors and the right invariant prior for Wishart distributions (2023)
  • 著者名/発表者名: Oda Hidemasa、Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: Journal of Multivariate Analysis 巻: 193 ページ: 105105-105105
  • DOI: 10.1016/j.jmva.2022.105105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A correlation-shrinkage prior for Bayesian prediction of the two-dimensional Wishart model (2022)
  • 著者名/発表者名: Tomonari Sei, Fumiyasu Komaki
  • 雑誌名: Biometrika 巻: - 号: 4 ページ: 1173-1180
  • DOI: 10.1093/biomet/asac006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Oscillator decomposition of infant fNIRS data (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, T., Homae, F., Watanabe, H., Taga, G., & Komaki, F.
  • 雑誌名: PLoS computational biology 巻: - 号: 3 ページ: 1-31
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1009985
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Minimax predictive density for sparse count data (2021)
  • 著者名/発表者名: Yano Keisuke、Kaneko Ryoya、Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: Bernoulli 巻: 27 号: 2 ページ: 1212-1238
  • DOI: 10.3150/20-bej1271
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shrinkage priors for single-spiked covariance models (2021)
  • 著者名/発表者名: Okudo Michiko、Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: Statistics & Probability Letters 巻: 176 ページ: 109127-109127
  • DOI: 10.1016/j.spl.2021.109127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shrinkage Priors on Complex-Valued Circular- Symmetric Autoregressive Processes (2021)
  • 著者名/発表者名: Oda Hidemasa、Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Information Theory 巻: 67 号: 8 ページ: 5318-5333
  • DOI: 10.1109/tit.2021.3079512
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Statistical modeling for temporal dominance of sensations data incorporating individual characteristics of panelists: an application to data of milk chocolate (2021)
  • 著者名/発表者名: Sumito Kurata,Reiko Kuroda,Fumiyasu Komaki
  • 雑誌名: Journal of Food Science and Technology 巻: - 号: 6 ページ: 2420-2428
  • DOI: 10.1007/s13197-021-05260-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shrinkage Priors for Nonparametric Bayesian Prediction of Nonhomogeneous Poisson Processes (2021)
  • 著者名/発表者名: Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Information Theory 巻: 67 号: 8 ページ: 5305-5317
  • DOI: 10.1109/tit.2021.3084062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Information criteria for non-normalized models (2021)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Takeru, Uehara Masatoshi, Aapo Hyvarinen
  • 雑誌名: Journal of Machine Learning Research 巻: 22
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] T. Matsuda and W. E. Strawderman (2021)
  • 著者名/発表者名: Predictive density estimation under the Wasserstein loss
  • 雑誌名: Journal of Statistical Planning and Inference 巻: 210 ページ: 53-63
  • DOI: 10.1016/j.jspi.2020.05.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adjacency-based regularization for partially ranked data with non-ignorable missing (2020)
  • 著者名/発表者名: Kento Nakamura, Keisuke Yano, and Fumiyasu Komaki
  • 雑誌名: Computational Statistics & Data Analysis 巻: 145 ページ: 106905-106905
  • DOI: 10.1016/j.csda.2019.106905
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bayes extended estimators for curved exponential families (2020)
  • 著者名/発表者名: Okudo Michiko、 Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Information Theory 巻: 67 ページ: 1088-1098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Deconvolution of calcium imaging data using marked point processes (2020)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Shibue,Fumiyasu Komaki
  • 雑誌名: PLOS Computational Biology 巻: 16(3) 号: 3 ページ: e1007650-e1007650
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1007650
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Paired comparison models with age effects modeled as piecewise quadratic splines (2019)
  • 著者名/発表者名: Araki Kenji、Hirose Yoshihiro、Komaki Fumiyasu
  • 雑誌名: International Journal of Forecasting 巻: 35 号: 2 ページ: 733-740
  • DOI: 10.1016/j.ijforecast.2018.02.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Empirical Bayes matrix completion (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Matsuda and F. Komaki
  • 雑誌名: Computational Statistics & Data Analysis 巻: 137 ページ: 195-210
  • DOI: 10.1016/j.csda.2019.02.006
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Scoring rules for statistical models on spheres (2018)
  • 著者名/発表者名: Takasu Y., Yano K., Komaki, F.
  • 雑誌名: Statistics & Probability Letters 巻: 138 ページ: 111-115
  • DOI: 10.1016/j.spl.2018.02.054
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Second-order matching prior family parametrized by sample size and matching probability (2018)
  • 著者名/発表者名: Toyoto Tanaka, Yoshihiro Hirose, Fumiyasu Komaki
  • 雑誌名: Statistical Papers 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 1701-1717
  • DOI: 10.1007/s00362-018-1001-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Information criteria for prediction when the distributions of current and future observations differ (2017)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Yano and Fumiyasu Komaki
  • 雑誌名: Statistica Sinica 巻: 印刷中 ページ: 1205-1223
  • DOI: 10.5705/ss.202015.0380
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multivariate time series decomposition into oscillation components (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, T. and Komaki
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: 29 ページ: 2055-2075
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asymptotically minimax prediction in infinite sequence models (2017)
  • 著者名/発表者名: Yano, K. and Komaki, F
  • 雑誌名: Electronic Journal of Statistics 巻: 11 号: 2 ページ: 3165-3195
  • DOI: 10.1214/17-ejs1312
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Firing rate estimation using infinite mixture models and its application to neural decoding. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shibue R, Komaki F:
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 118 号: 5 ページ: 2902-2913
  • DOI: 10.1152/jn.00818.2016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Minimax estimation of quantum states based on the latent information priors (2017)
  • 著者名/発表者名: Koyama, T., Matsuda, T. and Komaki, F.
  • 雑誌名: Entropy 巻: 19 号: 11 ページ: 618-618
  • DOI: 10.3390/e19110618
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A point process modeling approach for investigating the effect of online brain activity on perceptual switching, (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, T., Kitajo, K., Yamaguchi, Y., and Komaki, F.
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 152 ページ: 50-59
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2017.02.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time series decomposition into oscillation components and phase estimation (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, T. and Komaki, F.
  • 雑誌名: Neural Computation 巻: 29 号: 2 ページ: 332-367
  • DOI: 10.1162/neco_a_00916
  • 査読あり
• [学会発表] Michiko Okudo,Fumiyasu Komaki (2022)
  • 著者名/発表者名: Bayes extended estimators with shrinkage priors for multivariate normal models
  • 学会等名: EcoSta2022
  • 国際学会
• [学会発表] Predictions for the gamma distribution model and information geometry of Levy measures (2022)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: CMStatistics2022
  • 国際学会
• [学会発表] Information geometry of predictive densities and its application to Poisson-based models (2021)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: EAC-ISBA2021(Hybrid)
  • 国際学会
• [学会発表] Shrinkage priors on complex-valued Gaussian processes (2021)
  • 著者名/発表者名: Hidemasa Oda,Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: EcoSta2021
  • 国際学会
• [学会発表] Tomonari Sei and Fumiyasu Komaki (2021)
  • 著者名/発表者名: A correlation-shrinkage prior for the 2-dimensional Wishart model
  • 学会等名: CMStatistics2021
  • 国際学会
• [学会発表] On statistical methods for TDS data analysis: Consideration about characteristics of each panelist and each taste (2020)
  • 著者名/発表者名: Sumito Kurata, Reiko Kuroda, Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: Sensometrics 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Shrinkage priors for nonparametric Bayesian prediction of nonhomogeneous Poisson processes (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: New and Evolving Roles of Shrinkage in Large-Scale Prediction and Inference (19w5188)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A class of tractable predictive densities for curved exponential families (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: Symposium in Memory of Charles Stein
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical computation of the higher order central moments of the multivariate normal distribution (2018)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: Ecosta2018
  • 国際学会
• [学会発表] Statistical verification of the common oscillatory behaviors in oxy-Hb and deoxy-Hb time series (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeru Matsuda, Fumitaka Homae, Hama Watanabe, Gentaro Taga and Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: fNIRS2018
  • 国際学会
• [学会発表] Improper priors for nonparametric Bayes estimation of Poisson intensity functions (2018)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: CMStatistics2018
  • 国際学会
• [学会発表] Information geometηof predictive densities and its application to Poisson regression Speaker (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: LICAS2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Neural decoding based on an infinite mixture model (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Shibue, Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: EcoSta2017
  • 国際学会
• [学会発表] Shrinkage Priors for Poisson-Based Models and Their Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: JSM2017
  • 国際学会
• [学会発表] A predictive approach to statistical problems with multiplicity (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: CMStatistics2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Information Geometry of predictive densities and its application to Poisson regression (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: Lilac International Conference of Application on Statistics (LICAS 2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Shrinkage Priors for Poisson-Based Models and Their Applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiyasu Komaki
  • 学会等名: Joint Statistical Meetings 2017(JSM2017)
  • 国際学会
• [図書] 個性学入門 (2021)
  • 著者名/発表者名: 保前 文高、大隅 典子
  • 総ページ数: 244
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 425410295X
• [備考] 駒木文保／Fumiyasu Komaki
  • URL: http://www.stat.t.u-tokyo.ac.jp/~komaki/index-j.html
• [備考] 駒木文保／Fumiyasu Komaki
  • URL: http://www.stat.t.u-tokyo.ac.jp/~komaki/index-j.html
• [備考] H28年度採択新学術領域 「個性」創発脳
  • URL: http://www.koseisouhatsu.jp/index.html
• [備考] H28年度採択新学術領域 「個性」創発脳
  • URL: http://www.koseisouhatsu.jp/index.html