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光刺激ビジュアルサーボ顕微鏡の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25249020
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械力学・制御
研究機関東北大学

研究代表者

橋本 浩一  東北大学, 情報科学研究科, 教授 (80228410)

研究分担者 木村 幸太郎  大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20370116)
連携研究者 東谷 篤志  東北大学, 大学院生命科学研究科, 教授 (40212162)
鏡 慎吾  東北大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (90361542)
荒井 翔悟  東北大学, 大学院工学研究科, 准教授 (80587874)
研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
2014年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2013年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
キーワードビジュアルサーボ / プロジェクションマッピング / オプトジェネティクス / 神経科学 / ロボット顕微鏡 / システム工学 / プロジェクタ / 分子遺伝学 / トラッキング / 制御機器 / 神経活動解析
研究成果の概要

本研究では、とくに感覚応答行動系を中心にして脳機能を解明するために複数のニューロン活動を同時刺激し、状態に応じた外部刺激を与え、行動を計測するシステムを開発した。
とくに、統合プラットフォームとして、動く観察対象を高速に自動追跡して特定の神経細胞をプロジェクションマッピングによって刺激するロボット顕微鏡「オーサカベン」を世界で初めて開発し、行動中の線虫の複数のドーパミン細胞の性質がそれぞれ異なることを解明した。さらに線虫の匂い応答行動に関して、情報を時間積分して「意思決定」をおこなうという、ヒトなどに共通する脳機能を持つ可能性を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2017 2016 2015 2013 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Multiple Drosophila Tracking System with Heading Direction2017

    • 著者名/発表者名
      Pudith Sirigrivatanawong, Shogo Arai, Vladimiros Thoma and Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 17 号: 1 ページ: 96-96

    • DOI

      10.3390/s17010096

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Feedback Projection for 3D Measurements Under Complex Lighting Conditions2017

    • 著者名/発表者名
      Naoya Chiba, Shogo Arai, Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Proc. American Control Conference (ACC2017)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Functional dissociation in sweet taste receptor neurons between and within taste or- gans of Drosophila.2016

    • 著者名/発表者名
      Thoma V, Knapek S, Arai S, Hartl M, Kohsaka H, Sirigrivatanawong P, Abe A, Hashimoto K, Tanimoto H.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 号: 1 ページ: 10678-10678

    • DOI

      10.1038/ncomms10678

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] In actio optophysiological analyses reveal functional diversification of dopaminergic neurons in the nematode C. elegans2016

    • 著者名/発表者名
      Tanimoto, Yuki, Zheng, Ying Grace, Fei, Xianfeng, Fujie, Yukako, Hashimoto, Koichi and Kimura, Koutarou D.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep26297

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Model-Based Virtual Visual Servoing with Point Cloud Data2016

    • 著者名/発表者名
      Cherdsak Kingkan, Shogo Ito, Shogo Arai, Takashi Nammoto and Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Proc. Int. Conf. Intelligent Robots and Systems (IROS2016)

      巻: - ページ: 5549-5555

    • DOI

      10.1109/iros.2016.7759816

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Display tracking using blended images with unknown mixing ratio as a template2016

    • 著者名/発表者名
      Akifumi Goto, Shingo Kagami, and Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Proc. 9th ACM SIGGRAPH Conference and Exhibition on Computer Graphics and Interactive Techniques in Asia (SIGGRAPH Asia 2016 Technical Briefs)

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modulation of different behavioral components by neuropeptide and dopamine signalings in non-associative odor learning of Caenorhabditis elegans.2015

    • 著者名/発表者名
      Yamazoe-Umemoto, A.;Fujita, K.;Iino, Y.;Iwasaki, Y.;Kimura, K. D.
    • 雑誌名

      Neurosci Res

      巻: 99 ページ: 22-33

    • DOI

      10.1016/j.neures.2015.05.009

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Different roles for different modulators in the learning of worms2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, K.D.
    • 雑誌名

      Neurotransmitter

      巻: 2

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Feedback regulation of microscopes by image processing.2013

    • 著者名/発表者名
      Tsukada, Y., Hashimoto, K.
    • 雑誌名

      Develop Growth Differ.

      巻: 55 号: 4 ページ: 550-562

    • DOI

      10.1111/dgd.12056

    • NAID

      40019735215

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Principal component analysis of odor coding at the level of third-order olfactory neurons in Drosophila.2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroi M, Ohkura M, Nakai J, Matsuda N, Hashimoto K, Inoue K, Fiala A, *Tabata T
    • 雑誌名

      Genes Cells

      巻: 18 号: 12 ページ: 1070-1081

    • DOI

      10.1111/gtc.12094

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Frame Synchronization of High-Speed Vision Sensors with Respect to Temporally Encoded Illumination in Highly Dynamic Environments2013

    • 著者名/発表者名
      Lei Hou, Shingo Kagami, Koichi Hashimoto
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: Vol. 13, No. 4 号: 4 ページ: 4102-4121

    • DOI

      10.3390/s130404102

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Synchronization-free single-shot detection of imperceptible AR markers in a high-speed video display2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Kusanagi, Shingo Kagami and Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      Proc. 3rd International Workshop on Image Sensors and Imaging Systems (IWISS2016)
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2016-11-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Visual Servo Microscope for Estimating Koichi Hashimoto Brain Function2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      Workshop on Advances in Robotics
    • 発表場所
      Macau, China
    • 年月日
      2015-12-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Sticky projection mapping: 450-fps tracking projection onto a moving planar surface2015

    • 著者名/発表者名
      Shingo Kagami and Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      SIGGRAPH Asia 2015 Emerging Technologies
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 年月日
      2015-11-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo Billboarding: A Simple Method to Provide Clues that Relate Camera Views and a 2D Map for Mobile Pedestrian Navigation2015

    • 著者名/発表者名
      Junta Watanabe, Shingo Kagami and Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      Mixed and Augmented Reality (ISMAR), 2015 IEEE International Symposium on
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-09-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual Servo Microscope for Optogenetic Manipulation and Neural Network Identification2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      International Conference of Mechatronic Applications
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2015-08-04
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Computations and molecular basis for exploratory navigation of the nematode C. elegans2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, K., Nakai, J., Hashimoto, K.
    • 学会等名
      第38回日本神経科学大会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Machine Vision and Robotics in Brain Science2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      Frontiers of Brain Science
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiple Drosophila tracking and posture estimation algorithm2015

    • 著者名/発表者名
      Shogo Arai, Pudith Sirigrivatanawong and Koichi Hashimoto
    • 学会等名
      Informatics, Electronics & Vision (ICIEV), 2015 International Conference on
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A neuronal algorithm for navigation along a repulsive odor gradient in the nematode C. elegans

    • 著者名/発表者名
      Kotaro Kimura
    • 学会等名
      Center for Functional Connectomics
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] ロボット制御学ハンドブック、第9章、ビジュアルサーボ2016

    • 著者名/発表者名
      橋本浩一
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      近代科学社
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] Optogenetics―From neural function to mapping & disease biology2015

    • 著者名/発表者名
      Kimura, K.D., Busch, K.E.
    • 総ページ数
      150
    • 出版者
      Cambridge University Press
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] 画像処理装置2016

    • 発明者名
      橋本浩一、荒井翔悟、伊藤翔吾、キンカンチュアサク
    • 権利者名
      橋本浩一、荒井翔悟、伊藤翔吾、キンカンチュアサク
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-04-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-06-20   更新日: 2019-07-29  

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