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行動と脳の神経活動を結ぶ数理計算モデル技術

計画研究

研究領域行動適応を担う脳神経回路の機能シフト機構
研究課題/領域番号 26112004
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 生物系
研究機関東京工業大学

研究代表者

小池 康晴  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (10302978)

研究協力者 吉村 奈津江  
神原 裕行  
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
68,640千円 (直接経費: 52,800千円、間接経費: 15,840千円)
2018年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2017年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2016年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
2015年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円)
2014年度: 15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
キーワード神経科学 / リハビリテーション / 解析・評価 / モデル化
研究成果の概要

本研究では、学習や発達の過程での回路の遷移や損傷・障害からの回復の際の回路再編に関与する神経機構を明らかにする研究に応用するために、数理モデルを用いた解析技術を開発した。
運動と同時に計測された脳波から信号源を推定し推定された信号源の同期性から、自由度を減らすシナジーという概念を適用し、運動を解析することが可能となった。また、MRIなどを用いた信号でも、大規模な神経回路の機能的な結合だけでなく効果的な結合を抽出し因果性を解析することも可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

行動適応を担う神経回路の機能シフト機構を理解するためには、実際の神経活動と行動の間にある複雑な神経回路の構造や環境・身体のダイナミクスを考慮に入れた因果関係を解析できる技術が必須である。本研究では、筋骨格系モデルを用いることで、運動と脳活動の間のダイナミクスを考慮に入れ、脳全体の活動を非侵襲で計測することにより、脳卒中のリハビリテーションにおける脳活動の変化などにも適応できる技術開発を行った。

報告書

(6件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (68件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 6件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 12件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (51件) (うち国際学会 20件、 招待講演 9件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] University of Southern California(米国)

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      Mejia Tobar Alejandra、Hyoudou Rikiya、Kita Kahori、Nakamura Tatsuhiro、Kambara Hiroyuki、Ogata Yousuke、Hanakawa Takashi、Koike Yasuharu、Yoshimura Natsue
    • 雑誌名

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      巻: 11 ページ: 1-12

    • DOI

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      巻: 10 ページ: 1-15

    • DOI

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      巻: 6:25432 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/srep25432

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  • [雑誌論文] Decoding of covert vowel articulation using electroencephalography cortical currents2016

    • 著者名/発表者名
      Natsue Yoshimura, Atsushi Nishimoto, Abdelkader Nasreddine Belkacem, Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike
    • 雑誌名

      Frontiers

      巻: 印刷中

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      神原裕行, 吉村奈津江, 小池康晴
    • 学会等名
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    • 著者名/発表者名
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    • 学会等名
      第59回日本手外科学会学術集会
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    • 著者名/発表者名
      Alejandra Mejia Tobar, Rikiya Hyoudo, Kahori Kita, Tatsuhiro Nakamura, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Embodied-Brain Systems Science (EmboSS2016)
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
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    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura
    • 学会等名
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    • 発表場所
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    • 著者名/発表者名
      Toshihiro Kawase, Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The XXI International Society of Electrophysiology and Kinesiology(ISEK)
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      Chicago, USA
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      Toshihiro Kawase, Yasuharu Koike, Kenji Kansaku
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      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
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      Toshihiro Kawase, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      日本運動制御・ニューロリハビリテーション研究会2016(JSMC&NR2016)
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      Yasuharu Koike, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura
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    • 発表場所
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      Toshihiro Kawase, Atsuko Nishimura, Atsuko Nishimoto, Fumio Liu, Yeongdae Kim, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The 46th annual meeting of the Society for Neuroscience (SfN2016)
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    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle activity reconstruction of ankle flexors and extensors using non-invasive brain activity recording methods2016

    • 著者名/発表者名
      Alejandra Mejia Tobar, Rikiya hyoudou, Kahori Kita, Tatsuhiro Nakamura, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      The 46th annual meeting of the Society for Neuroscience (SfN2016)
    • 発表場所
      San Diego Convention Center(San Diego, USA)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Directionally tuned signals in human EEG during step-tracking wrist movement2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kambara, Hirokazu Tanaka, Makoto Miyakoshi, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The 46th annual meeting of the Society for Neuroscience (SfN2016)
    • 発表場所
      San Diego Convention Center(San Diego, USA)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Overview of Brain Circulation Program (Program for Advancing Strategic International Networks to Accelerate the Circulation of Talented Researchers)2016

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike
    • 学会等名
      MoBI(Mobile Brain/Body Imaging) Workshop
    • 発表場所
      University of California San Diego(San Diego, USA)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 片麻痺患者のシナジーによる運動解析2015

    • 著者名/発表者名
      川瀬利弘, 西村温子, 西本敦子, 里宇文生, 神原裕行, 吉村奈津江, 小池康晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2015-11-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 跳躍時における下肢部の筋シナジー2015

    • 著者名/発表者名
      松村聖司, 川瀬利弘, 木村聡貴, 柏野牧夫, 吉村奈津江, 小池康晴
    • 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2015(SSI2015)
    • 発表場所
      函館アリーナ(北海道)
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Learnig time-to-contact in ball catching without haptic information2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kambara, Noto hama, Toshihiro Kawase, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      The 45th annual meeting of the Society for Neuroscience
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-10-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ブレインマシンインタフェースとその工学的な応用2015

    • 著者名/発表者名
      小池康晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会音声研究会
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫県)
    • 年月日
      2015-10-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reversing Weight-Perception in Motion on Slope2015

    • 著者名/発表者名
      Kalanyu Zintus-art, Hiroyuki Kambara, Duk Shin, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Milano, Italy
    • 年月日
      2015-08-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Muscle Activity Reconstruction for Ankle Flexor and Extensor2015

    • 著者名/発表者名
      Alejandra Mejia Tobar, Rikiya Hyoudou, Kahori Kita, Tatsuhiro Nakamura, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] BMIによるニューロリハビリテーションと日常動作補助のための外骨格ロボット:EMGとSSVEPを用いたハイブリッド制御の脳卒中患者による使用2015

    • 著者名/発表者名
      川瀬利弘, 小池康晴, 神作憲司
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県)
    • 年月日
      2015-07-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 三次元空間の到達運動学習・制御モデル2015

    • 著者名/発表者名
      神原裕行, 川瀬利弘, 辛徳, 吉村奈津江, 小池康晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      沖縄科学技術大学院大学(沖縄県)
    • 年月日
      2015-06-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Directional tuning patterns in human EEG during wrist movement2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kambara, Hirokazu Tanaka, Makoto Miyakoshi, Scott Makeig
    • 学会等名
      21st Annual Meeting of The Organization for Human Brain Mapping (OHBM2015)
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain-machine interface for forces and motion based on musculo-skeletal model2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike
    • 学会等名
      2015 International Workshop on Clinical Brain Neural-Machine interface Systems (CBMI2015)
    • 発表場所
      全社協灘尾ホール(東京都)
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural representations of wrist motion in human motor cortices2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura
    • 学会等名
      システム脳神経科学とリハビリテーション研究会(SNR2015)
    • 発表場所
      国立障害者リハビリテーションセンター(埼玉県)
    • 年月日
      2015-03-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳波と運動制御2014

    • 著者名/発表者名
      小池康晴
    • 学会等名
      第44回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場(福岡県)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 脳波を用いた手指の動作識別2014

    • 著者名/発表者名
      奥下竜太郎,吉村奈津江,神原裕行,辛徳,Abdelkader Nasreddine Belkacem,小池康晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 脳波を用いた感性の定量化と応用に関する基礎検討2014

    • 著者名/発表者名
      古賀理,吉村奈津江,Abdelkader Nasreddine Belkacem,辛徳,神原裕行,小池康晴
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Eye-movement-based Communication System: A Comparison between Classification of Eye Movements Using EOG and EEG Sensors2014

    • 著者名/発表者名
      Abdelkader Nasreddine Belkacem, Natsue Yoshimura, Duk Shi, Hiroyuki Kambar, Yasuharu Koike
    • 学会等名
      電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学(大阪府)
    • 年月日
      2014-10-08
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Prediction of upper arm motion based on computational model2014

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike
    • 学会等名
      1st Clinical Movement Analysis World Conference
    • 発表場所
      ANGELICUM CONGRESS CENTRE(Itary)
    • 年月日
      2014-10-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 脳計算論における運動学習理論2015

    • 著者名/発表者名
      小池康晴
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      ニューロリハビリテーション 医学書院
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Motor Control Theory and Brain-machine Interface2015

    • 著者名/発表者名
      Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura, Duk Shin, Hiroyuki Kambara
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      Clinical Systems Neuroscience, Springer
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2014-11-20   更新日: 2020-03-30  

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