共感性の神経回路基盤の解明

• 研究領域: 共感性の進化・神経基盤
• 研究課題/領域番号: 25118009
• 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: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 駒井 章治 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50420469)
• 研究分担者: 池田 和司 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (10262552)
• 研究期間 (年度): 2013-06-28 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 103,480千円 (直接経費: 79,600千円、間接経費: 23,880千円); 2017年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2016年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2015年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2014年度: 19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円); 2013年度: 24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円)
• キーワード: 行動解析 / コンピュータビジョン / 共感性 / 社会行動 / 神経回路解析 / 行動 / 回路

研究成果の概要

共感性の神経回路基盤の解明を目指し，脳活動計測・操作技術に比して遅れている一連の神経活動に関連した共感行動を詳細に解析する目的で，行動を小さなピースに分解することを試みた．「共感行動」と言われる一連の行動を小さなモーションに分解するために，コンピュータビジョンを用いた動物の特徴量抽出を自動的，客観的に行うことを試み，得られた数値データを統計学的にカテゴリーに分割した．
多様な行動が含まれるオープンフィールドにおいて見られる，行動の解析を行うことで行動解析の一般化を試みた．ピクセル・ベースの特徴量を用い，共感性などの社会行動が診断基準の一つとされる自閉症のモデル動物と定型発達動物との比較を行った．

研究成果の学術的意義や社会的意義

共感性などの社会行動は擬人的観測によって行われてきたが，テクノロジーの進展により神経活動の詳細な解析・介入が可能となった現在，定量的行動解析が極めて重要な課題となってきている．微小神経回路の表出をヒトが目で観測し同定することは極めて困難であるからである．一方で，一連の行動の中に含まれる文法的構成，行動の小さなチャンクの遷移についての理解も全く進められていない．自動走行の車載カメラをはじめ画像解析による物体認識の精度が格段に向上した今，これらの技術を用いて行動の客観的，定量的理解を行うことが可能となってきているとともに，これらのことを先んじて行うことは社会的にも極めて意義深いことであると言える．

研究成果

• [国際共同研究] KMITL(タイ)
• [雑誌論文] Auditory-induced response in the primary sensory cortex of rodents (2018)
  • 著者名/発表者名: Maruyama Atsuko T.、Komai Shoji
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 12 ページ: e0209266-e0209266
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0209266
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biodiversity, drug discovery, and the future of global health: Introducing the biodiversity to biomedicine consortium, a call to action. (2017)
  • 著者名/発表者名: Neergheen-Bhujun V, Awan AT, Baran Y, Bunnefeld N, Chan K, Dela Cruz TE, Egamberdieva D, Elsasser S, Johnson MV, Komai S, Konevega AL, Malone JH, Mason P, Nguon R, Piper R, Shrestha UB, Pesic M, Kagansky A.
  • 雑誌名: J Glob Health 巻: 7(2) 号: 2 ページ: 020304-020304
  • DOI: 10.7189/jogh.07.020304
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Building Bridges through Science. (2017)
  • 著者名/発表者名: Lissek T, Adams M, Komai S et al.
  • 雑誌名: Neuron 巻: 96(4) 号: 4 ページ: 730-735
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2017.09.028
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sex differences in avoidance behavior after perceiving potential risk in mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokota Sayaka、Suzuki Yusuke、Hamami Keigo、Harada Akiko、Komai Shoji
  • 雑誌名: Behavioral and Brain Functions 巻: 13 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1186/s12993-017-0126-3
  • NAID: 120006305829
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enriched environment and Mash1 transfection affect neural stem cell differentiation after transplantation into the adult somatosensory cortex (2017)
  • 著者名/発表者名: Arai Mitsunori D.、Zhan Bo、Maruyama Atsuko、Matsui-Harada Akiko、Horinouchi Kazuhiro、Komai Shoji
  • 雑誌名: Journal of the Neurological Sciences 巻: 373 ページ: 73-80
  • DOI: 10.1016/j.jns.2016.12.013
• [雑誌論文] Conditional Spike Transmission Mediated by Electrical Coupling Ensures Millisecond Precision-Correlated Activity among Interneurons In Vivo (2016)
  • 著者名/発表者名: van Welie Ingrid、Roth Arnd、Ho Sara S.N.、Komai Shoji、Hausser Michael
  • 雑誌名: Neuron 巻: 90 号: 4 ページ: 810-823
  • DOI: 10.1016/j.neuron.2016.04.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling and prediction of driving behaviors based on automatic temporal segmentation (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryunosuke Hamada, Takatomi Kubo, Kazushi Ikeda, Zujie Zhang, Tomohiro Shibata, Takashi Bando, Kentarou Hitomi, Masumi Egawa
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Intelligent Vehicles 巻: 1 号: 2 ページ: 131-138
  • DOI: 10.1109/tiv.2016.2586307
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mouse ability to perceive subjective contours. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okuyama-Uchimura, F. and Komai, S.
  • 雑誌名: Perception 巻: 45 号: 3 ページ: 315-327
  • DOI: 10.1177/0301006615614440
  • NAID: 120005716879
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinect- based posturography for in- home rehabilitation of balance disorders (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tamei, Yasuyuki Orito, Hiroyuki Funaya, Kazushi Ikeda, Yohei Okada, Tomohiro Shibata
  • 雑誌名: APSIPA Transactions on Signal and Information Processing 巻: 4 号: 1 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1017/atsip.2015.17
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variational Bayesian inference algorithms for infinite relational model of network data (2015)
  • 著者名/発表者名: Takuya Konishi, Takatomi Kubo, Kazuho Watanabe, and Kazushi Ikeda
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems 巻: to be assigned 号: 9 ページ: 2176-2181
  • DOI: 10.1109/tnnls.2014.2362012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Object-based selection modulates top-down attentional shifts (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishida, S., Shibata, T., and Ikeda, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 8, 125 ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fnhum.2014.00090
  • NAID: 120005399105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Neural Decoding of Single Vowels during Covert Articulation using Electrocorticography (2014)
  • 著者名/発表者名: Ikeda S, Shibata T, Nakano, Okada R, Tsuyuguchi N, Ikeda K, Kato A
  • 雑誌名: Front Hum Neurosci 巻: epub ahead ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fnhum.2014.00125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Estimating passive dynamics distributions and state costs in linearly solvable Markov decision processes during Z learning execution (2014)
  • 著者名/発表者名: Mauricio Burdelis, Kazushi Ikeda
  • 雑誌名: SICE Journal of Control, Measurement, and System Integration 巻: 7 号: 1 ページ: 148-148
  • DOI: 10.9746/jcmsi.7.48
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Computer based automatic identification of abnormal locomotion activity in ASD model mice. (2019)
  • 著者名/発表者名: Shoji Komai
  • 学会等名: 3rd International Conference for Women in science, Cairo, Egypt
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Motion feature-based automatic identification of abnormal locomotion activity of ASD mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mohammad Shyful Islam, Satoshi Morimoto and Shoji Komai
  • 学会等名: Society for Neuroscience, 47th Annual Meeting, Washington DC, USA
  • 国際学会
• [学会発表] Computational behavioral analysis to analyze the effect of microbes on our body. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoji Komai
  • 学会等名: ICOBM 2016
  • 国際学会
• [学会発表] Assessing Canine Emotional States Using an Accelerometer (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Ouchi, Y. Maruno, T. Kubo, M. Katayama, M. Nagasawa, T. Kikusui, K. Ikeda
  • 学会等名: ITC-CSCC
  • 国際学会
• [学会発表] Canine emotional state assessment with heart rate variability (2016)
  • 著者名/発表者名: Eri Nakahara, Yuki Maruno, Takatomi Kubo, Rina Ouchi, Maki Katayama, Koichi Fujiwara, Miho Nagasawa, Takefumi Kikusui, Kazushi Ikeda
  • 学会等名: APSIPA-ASC
  • 国際学会
• [学会発表] In-Home Measurement System of User's Motion and Center of Pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tamei, Yasuyuki Orito, Tomohiro Shibata and Kazushi Ikeda
  • 学会等名: APSIPA-ASC
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] In- Home Measurement System of User’s Motion and Center of Pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Tamei, Yasuyuki Orito, Tomohiro Shibata and Kazushi Ikeda
  • 学会等名: APSIPA- ASC
  • 発表場所: Hong Kong
  • 年月日: 2015-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Kinematic and Dynamic Analysis of Sit-to -Stand Transfer Using Hand-to-Hand Assistance by Therapists of Different Skill Levels (2015)
  • 著者名/発表者名: Lao Bryan, Tamei Tomoya, Kazushi Ikeda
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] ガウス過程識別器に基づく視線行動からの 運転熟練者と非熟練者の識別 (2015)
  • 著者名/発表者名: 張祖杰，久保孝富，渡辺仁，池田和司，柴田智広，坂東誉司，人見謙太郎， 江川万寿三
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] ディープニューラルネットワークの入力符号化能力の情報理論的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古庄泰隆，久保孝富，池田和司
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • 発表場所: 函館
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] Kinematic and Dynamic Analysis of Sit- to- Stand Transfer Using Hand- to- Hand Assistance by Therapists of Different Skill Levels (2015)
  • 著者名/発表者名: Lao Bryan, Tamei Tomoya, Kazushi Ikeda
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • 発表場所: 函館アリーナ（北海道・函館）
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] ガウス過程識別器に基づく視線行動からの 運転熟練者と非熟練者の識別 (2015)
  • 著者名/発表者名: 張祖杰，久保孝富，渡辺仁，池田和司，柴田智広，坂東誉司，人見謙太郎， 江川万寿三
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • 発表場所: 函館アリーナ（北海道・函館）
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] ディープニューラルネットワークの入力符号化能力の情報理論的評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古庄泰隆，久保孝富，池田和司
  • 学会等名: 計測自動制御学会 システム・情報部門 学術講演会
  • 発表場所: 函館アリーナ（北海道・函館）
  • 年月日: 2015-11-18
• [学会発表] Information Theoretical Analysis of Deep Learning Representations (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasutaka Furusho, Takatomi Kubo, Kazushi Ikeda
  • 学会等名: International Conference on Neural Information Processing
  • 発表場所: Istanbul, Turkey
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] “BEHAVIORAL IMAGING” FOR ANALYZING COMPLEX BEHAVIOR (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoji Komai, Jin Watanabe and Yusuke Suzuki
  • 学会等名: IBRO2015
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 年月日: 2015-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] "Behavioral Imaging" for analyzing complex behavior (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoji Komai, Jin Watanabe and Yusuke Suzuki
  • 学会等名: IBRO2015
  • 発表場所: Rio de Janeiro, Brazil
  • 国際学会
• [図書] 情動の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 駒井章治（渡辺茂・菊水健史編）
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: 朝倉書店
• [図書] Methods in Neuroethological Research (2013)
  • 著者名/発表者名: Cetin A., and *Komai S.
  • 総ページ数: 175
  • 出版者: Springer Japan