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脳活動の時空間パターン計測技術の開発とこれを用いた脳における言語処理過程の探求

研究課題

研究課題/領域番号 13680948
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 医用生体工学・生体材料学
研究機関東京都立科学技術大学

研究代表者

関原 謙介  東京都立科学技術大学, 工学部, 教授 (40326020)

研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2001年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード脳磁界計測 / 信号源再構成 / ビームフォーミング / ノンパラメトリック統計 / 脳の言語処理 / 脳活動の無侵襲計測 / 聴覚・視覚野 / 空間フィルター / ビームフォーマー / 脳言語処理 / 聴覚野 / 脳磁場逆問題 / 適応フィルター / 心的辞書
研究概要

本研究計画は,まず,脳磁界計測データから脳活動の時間・空間パターンを再構成する手法を開発し,さらに,これを用いて脳の言語処理過程の解明をめざした.脳活動の時空間パターン再構成技術に関しては,レーダーやソナーなどの軍事技術で用いられているアダプティブビームフォーマーと呼ばれる技術を基にした新しい再構成法を提案した.さらに提案法の性能を決める要因や誤差を生じる原因についての解析を中心にした研究を行なった.すなわち,まずこの再構成技術に関して,測定環境に存在する妨害磁場の影響,空間解像度の決定要因および多数のノイズ源からなる生理学的ノイズの影響などの解析を行なった.また,この方法において,信号源の向きの最適な(再構成結果において信号対雑音比を最大にするような)決定法を提案した.また,さらに脳活動の再構成結果の統計的優位性を評価する方法について研究を行い,ノンパラメトリック統計や,さらにブートストラップ法を組み合わせた方法について検討を行なった.また,研究成果をすべて含んだ信号源再構成手法をグラフィカルユーザインターフェースを加味し,使いやすいソフトウェアとして広く世界に公開する準備を進めている.本ソフトウェアはH16年度8月にオープンソースとして公開の予定である.また,脳の言語処理過程の探求に関しては,マカーク効果を基にした,話し言葉の処理に関するヒトの視覚と聴覚の相互作用現象が脳のどこで起こっているかを検証する実験を行いつつある.この実験においては,視覚と聴覚の相互作用を示唆する特別な周波数領域のみを取り出し,この周波数成分に対し,前述の信号源再構成手法を適用することで視覚と聴覚の相互作用が起こっている部位を特定し,話し言葉の脳内処理に関する新しい知見を得ることを目標として研究を進めつつある.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (39件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (39件)

  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Reconstructing spatio-temporal activities of neural sources using an MEG vector beamformer technique"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48. 760-771 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hashimoto他: "Serial activation of distinct cytoarchitectonic areas of the human SI cortex after posterior tibial nerve stimulation"NeuroReport. 12. 1857-1862 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hashimoto他: "Dynamic activation of distinct cytoarchitectonic areas of the human SI cortex after median nerve stimulation"NeuroReport. 12. 1891-1897 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kikyou他: "Temporal characterization of memory retrieval processes : an fMRI study of the 'tip of the tongue' phenomenon"European Journal of Neuroscience. 14. 887-892 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Houde他: "Modulation of auditory cortex during speech : An MEG study"Journal of Cognitive Neuroscience. 14. 1125-1138 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Application of an MEG eigenspace beamformer to reconstructing spatio-temporal activities of neural sources"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 15. 195-215

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Performance of an MEG adaptive-beamformer technique in the presence of correlated neural activities : effects on signal intensity and time-course"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 49. 1534-1546 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hashimoto他: "Muscle afferent inputs from the hand activate human cerebellum sequentially through parallel and climbing fiber system"Clinical Neurophysiology. 114. 2107-2117 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Performance of an MEG adaptive-beamformer technique in the presence of additive low-rank interference,"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 51. 90-99 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Asymptotic SNR of Scalar and Vector Minimum-Variance Beamformers for Neuromagnetic Source Reconstruction"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. (印刷中).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 近藤亨他: "複数個視覚パタン認知に関する脳活動"日本生体磁気学会論文誌. 14. 23-31 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 神本さゆり: "周波数変化に対する聴覚誘発脳磁界反応"日本生体磁気学会論文誌. 14. 11-17 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Neuromagnetic Inverse Modeling : Application of Eigenstructure-Based Approaches to Extracting Cortical Activities from MEG Data"W. O'Neil編纂.in Image Language, Brain, MIT Press, Cambridge, Massachusetts. 35 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara他: "Neuromagnetic Source Reconstruction and Inverse Modeling"B. He編纂,Modeling and Imaging of Bioelectric Activity - Principles and Applications, Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York. 48 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz, Y.Miyashita: "Reconstructing spatio-temporal activities of neural sources using an MEG vector beamformer technique"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. Vol.48. 760-771 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hashimoto, K.Sakuma, T.Kimura, Y.Iguchi, K.Sekihara: "Serial activation of distinct cytoarchitectonic areas of the human SI cortex after posterior tibial nerve stimulation"NeuroReport. Vol.12. 1857-1862 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hashimoto, T.Kimura, Y.Iguchi, R.Takino, K.Sekihara: "Dynamic activation of distinct cytoarchitectonic areas of the human SI cortex after median nerve stimulation"NeuroReport. Vol.12. 1891-1897 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kikyo, K.Ohki, K.Sekihara: "Temporal characrerization of memory retrieval processes : an fMRI study of the 'tip of the tongue'phenomenon"European Journal of Neuroscience. Vol.14. 887-892 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] J.Houde, S.S.Nagarajan, K.Sekihara, M.Merzenich: "Modulation of auditory cortex during speech : An MEG study"Journal of Cognitive Neuroscience. Vol.14. 1125-1138 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz, Y.Miyashita: "Application of an MEG eigenspace beamformer to reconstructing spatio-temporal activities of neural sources"Human Brain Mapping. Vol.15. 199-215 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz: "Performance of an MEG adaptive-beamformer technique in the presence of correlated neural activities : effects on signal intensity and time-course estimates"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. Vol.49. 1534-1546 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] I.Hashimoto, T.Kimura, M.Tanosaki, Y.Iguchi, K.Sekihara: "Muscle afferent inputs from the hand activate human cerebellum sequentially through parallel and climbing fiber systems"Clinical Neurophysiology. Vol.114. 2107-2117 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz: "Performance of an MEG adaptive-beamformer technique in the presence of additive low-rank interference"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. Vol.51. 90-99 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz: "Asymptotic SNR of Scalar and Vector Minimum-Variance Beamformers for Neuromagnetic Source Reconstruction"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. (in press).

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, D.Poeppel, A.Marantz, Y.Miyashita: "Neuromagnetic Inverse Modeling : Application of Eigenstructure-Based Approaches to Extracting Cortical Activities from MEG Data"Image Language, Brain, MIT Press, Cambridge, Massachusetts(W.O'Neil eds.). (2001)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan: "Neuromagnetic Source Reconstruction and Inverse Modeling"Modeling and Imaging of Bioelectric Activity -Principles and Applications(B.He ed)(Kluwer Academic/Plenum Publishers, New York). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz: "Performance of an MEG adaptive-beamformer technique in the presence of additive low-rank interference"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 51. 90-99 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz: "Asymptotic SNR of Scalar and Vector Minimum-Variance Beamformers for Neuromagnetic Source Reconstruction"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. (受理済み・発行準備中).

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] I.Hashimoto, T.Kimura, M.Tanosaki, Y.Iguchi, K.Sekihara: "Muscle afferent inputs from the hand activate human cerebellum sequentially through parallel and climbing fiber systems"Clinical Neurophysiology. 114. 2107-2117 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 関原 謙介: "Adaptive beamformerを用いた信号源の再構成-前提条件と問題点について-"臨床脳波. 46. 79-84 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本勲, 木村友昭, 鈴木篤志, 田野崎真人, 井口義信, 多喜乃亮介, 根本正史, 早川友恵, 関原謙介: "ヒト小脳活動の磁場計測"臨床脳波. 46. 191-198 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz: "Performance of an MEG adaptive-beamformer technique in the presence of correlated neural activities : effects on signal intensity and time-course estimates"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 49・12. 1534-1546 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz, Y.Miyashita: "Application of an MEG eigenspace beamformer to reconstructing spatio-temporal activities of neural sources"Human Brain Mapping. 15. 199-215 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] J.Houde, S.S.Nagarajan, K.Sekihara, M.Merzenich: "Modulation of auditory cortex during speech : An MEG study"Journal of Cognitive Neuroscience. 14. 1125-1138 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan: "Neuromagnetic Source Reconstruction and Inverse Modeling"Modeling and Imaging of Bioelectric Activity-Principles and Applicationsのchapter執筆. (発行準備中).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Sekihara, S.S.Nagarajan, D.Poeppel, A.Marantz, Y.Miyashita: "Reconstructing spatio-temporal activities of neural sources using an MEG vector beamformer technique"IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 48. 760-771 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] I.Hashimoto, K.Sakuma, T.Kimura, Y.Iguchi, K.Sekihara: "Serial activation of distinct cytoarchitectonic areas of the human SI cortex after posterior tibial nerve stimulation"NeuroReport. 12. 1857-1862 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] I.Hashimoto, T.Kimura, Y.Iguchi, R.Takino, K.Sekihara: "Dynamic activation of distinct cytoarchitectonic areas of the human SI cortex after median nerve stimulation"NeuroReport. 12. 1891-1897 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Kikyo, K.Ohki, K.Sekihara: "Temporal characrerization of memory retrieval processes : an fMRI study of the 'tin of the tongue' phenomenon"European Journal of Neuroscience. 14. 887-892 (2001)

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      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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