高感度生体磁気センサを用いたマルチモダリティ脳神経活動計測と解析の手法開発

• 研究課題/領域番号: 15K21118
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 脳計測科学; 計測工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 夏川 浩明 京都大学, 学術情報メディアセンター, 特定助教 (90712951)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 原子磁気センサ / 脳磁図 / 脳波 / 統合解析

研究成果の概要

本研究ではヒトの脳機構機序の解明のために、光ポンピング原子磁気センサ（OPAM）による脳磁図（MEG）計測と脳波計測（EEG）の同時計測のためのマルチモダリティ脳神経活動計測環境を構築した。OPAM-MEGとEEGにより視覚誘発応答を同時計測し、構築環境で両モダリティのデータが計測できることを実証した。また、多チャネルOPAMと脳波計測を見据えた位置合わせ用の頭部マウントや、マルチモーダルデータの解析フロー、及び結合解析ツールを作成し、ハードウェアの高度化のみならず、解析ソフトウェアの高度化により、大規模な冷却装置を使用しない、簡便で高精度なヒトの皮質神経活動イメージングへの可能性を広げた。

研究成果

• [雑誌論文] Visual analytics of brain effective connectivity using convergent cross mapping (2017)
  • 著者名/発表者名: Natsukawa Hiroaki、Koyamada Koji
  • 雑誌名: Proceedings of SA '17 Symposium on Visualization 巻: - ページ: 1-9
  • DOI: 10.1145/3139295.3139303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Convergent Cross Mappingによる時系列データ因果推論手法のビジュアル分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明，小山田耕二
  • 雑誌名: 第45回可視化情報シンポジウム2017論文集 巻: -
• [雑誌論文] Node-Link Graphs of Human Brain Network based on Dynamical Causal Modeling for Magnetoencephalography (2017)
  • 著者名/発表者名: Natsukawa, H., Koyamada, K
  • 雑誌名: Proc. of IEEE Pacific Visualization 2017 巻: - ページ: 342-343
  • 査読あり
• [雑誌論文] モジュール型4ch光ポンピング原子磁気センサによる視覚誘発脳磁界計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明、山本哲也、小林哲生
  • 雑誌名: 電子情報通信学会技術研究報告 巻: MBE2015-58,Vol.115,No.317 ページ: 29-32
• [学会発表] 時系列データ解析と可視化技術を統合した脳機能分析システム (2018)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明
  • 学会等名: KRPアイデアシェアリングコミュニティ
  • 招待講演
• [学会発表] Convergent Cross MappingによるMEGデータの領域間結合解析に関する検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明、小山田耕二
  • 学会等名: 第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2017-03-09
• [学会発表] 脳機能コネクティビティ解析の取り組み (2017)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明
  • 学会等名: アドバンスト・エレクトロニクス・シンポジウム（AESセミナー）
  • 発表場所: 京都高度技術研究所 アステム（ASTEM）
  • 年月日: 2017-01-26
  • 招待講演
• [学会発表] Node-Link Graphs of Human Brain Network based on Dynamical Causal Modeling for Magnetoencephalography (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Natsukawa, Koji Koyamada
  • 学会等名: IEEE Pacific Visualization 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Visual Representation of Directed Connectivity in the Human Cortical Network based on Dynamical Causal Modeling (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Natsukawa, Koji Koyamada
  • 学会等名: The 14th Asian Symposium on Visualization
  • 国際学会
• [学会発表] Visual Analytics of Brain Effective Connectivity Using Convergent Cross Mapping (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Natsukawa, Koji Koyamada
  • 学会等名: SIGGRAPH ASIA 2017 Symposium on Visualization
  • 国際学会
• [学会発表] 脳磁図によるコネクティビティ解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明
  • 学会等名: LE2016~脳の領域間コネクティビティ解析のフロンティア~
  • 発表場所: 大阪国際交流センター
  • 年月日: 2016-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] マルチチャネルモジュール型光ポンピング原子磁気センサを用いた視覚誘発脳磁界計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小野雅史、夏川浩明、山本哲也、岡野一久、寺尾亮、水谷夏彦、小林哲生
  • 学会等名: 第18回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパス（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-03-08
• [学会発表] 光ポンピング原子磁気センサによる視覚誘発応答計測時のノイズ低減：多チャンネル脳波計の併用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本哲也、夏川浩明、小林哲生
  • 学会等名: 日本視覚学会2016年冬季大会
  • 発表場所: 工学院大学（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] モジュール型4ch光ポンピング原子磁気センサによる視覚誘発脳磁界計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明、山本哲也、小林哲生
  • 学会等名: 電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-11-21
• [学会発表] モジュール型光ポンピング原子磁気センサによる視覚誘発脳磁界計測：SQUID全頭型MEG計測との比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 夏川浩明、鎌田啓吾、山本哲也、小林哲生
  • 学会等名: 第17回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 毎日新聞オーバルホール（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] モジュール型光ポンピング原子磁気センサによる視覚誘発脳磁界計測：多チャンネル脳波計との同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本哲也、夏川浩明、鎌田啓吾、小林哲生
  • 学会等名: 第17回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 毎日新聞オーバルホール（大阪府・大阪市）
  • 年月日: 2015-07-02
• [学会発表] Measurements of human visual evoked fields using a compact atomic magnetometer module (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Natsukawa, Keigo Kamada, Tetsuya Yamamoto, Tetsuo Kobayashi
  • 学会等名: OHBM’s 2015 Annual Meeting
  • 発表場所: Hawaii （USA）
  • 年月日: 2015-06-14
  • 国際学会