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呼吸中枢に自励的同期現象を生成するニューロン・アストロサイト間の機能的結合の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26280109
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 生命・健康・医療情報学
研究機関統計数理研究所

研究代表者

三分一 史和  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (30360647)

研究分担者 尾家 慶彦  兵庫医科大学, 医学部, 助教 (50396470)
連携研究者 越久 仁敬  兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20252512)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
2016年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2015年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2014年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード生体イメージングデータ時空間解析 / 神経情報学 / ニューロインフォマティクス / 自励的同期活動 / 呼吸中枢 / 抑制性ニューロン / カルシウムイメージング / 時空間解析
研究成果の概要

本研究では, ニューロンやアストロサイトの活動を記録したカルシウムイメージングデータのブレ補正, 時空間平滑化法,画像2値化法等に基づくニューロンやアストロサイトの位置の半自動検出法とニューロン種の自動識別法の開発を行った。そして, 遅延相互相関解析により吸息性細胞の検出を行い,外変数型自己回帰モデルや多変量自己回帰モデルをベースとした手法により細胞間の因果性の推定を行った。モデルの適用に際しては適合度を検定する必要があるが, 人為的に細胞間のネットワーク構造を改変する前後のデータと比較したところ,本研究で用いた因果性の定量化法には大きな矛盾は無く適切に因果性を指定していることを示せた。

報告書

(5件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 11件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Gottingen/Carl-Ludwig-Institute for Physiology(Germany)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University Medical Center Gottingen(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Gottingen(Germany)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Night duty and decreased brain activity of medical residents: a wearable optical topography study2017

    • 著者名/発表者名
      Nishida M, Kikuchi S, Miwakeichi F, Suda S
    • 雑誌名

      Med Educ Online

      巻: 22 号: 1 ページ: 1379345-1379345

    • DOI

      10.1080/10872981.2017.1379345

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2-3-10. Development of cerebral activity examination that is simple and robust against repetition by using wearable NIRS2017

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Senichiro、Kurosawa Yukie、Murooka Nami、Shimoda Kaori、Nishida Masaki、Miwakeichi Fumikazu、Tozato Fusae
    • 雑誌名

      Clinical Neurophysiology

      巻: 128 号: 6 ページ: e166-e167

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2017.03.018

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Emergent Network Topology within the Respiratory Rhythm-Generating Kernel Evolved In Silico2016

    • 著者名/発表者名
      Amit Lal, Yoshitaka Oku, Hiroshi Someya, Fumikazu Miwakeichi, Yoshiyasu Tamura
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 6;11(5) 号: 5 ページ: e0154049-e0154049

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0154049

    • 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 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Respiratory calcium fluctuations in low-frequency oscillating astrocytes in the pre-Botzinger2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Oku, J. Fresemann, F. Miwakeichi, S. Holsmann
    • 雑誌名

      Respiratory Physiology & Neurobiology

      巻: 00 ページ: 00-00

    • DOI

      10.1016/j.resp.2015.02.002

    • 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
  • [雑誌論文] Stochastic activation among inspiratory cells in the pre-Botzinger complex of the rat medulla revealed by Ca2+ imaging2015

    • 著者名/発表者名
      Oke, Yoshihiko、Boiroux, Dimitri、Miwakeichi, Fumikazu、Oku, Yoshitaka
    • 雑誌名

      Neuroscinece Letters

      巻: 595 ページ: 12-17

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A statistical strategy of optical imaging data analysis to differentiate neurons and astrocytes in the brain stem2015

    • 著者名/発表者名
      2.Miwakeichi, Fumikazu、Oke, Yoshihiko、Oku, Yoshitaka、Galka, Andreas、Hülsman, Swen
    • 雑誌名

      the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society

      巻: 該当なし

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Pixel timing correction in time-lapsed calcium imaging using point scanning microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Boiroux D, Oke Y, Miwakeichi F, Oku Y
    • 雑誌名

      Journal Neuroscience Methods

      巻: 30, 237 ページ: 60-68

    • DOI

      10.1016/j.jneumeth.2014.08.008

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Network Connectivity of the Respiratory Rhythm-generating Kernel2014

    • 著者名/発表者名
      A Lal, Y. Oke, D. Boiroux and Y. Oku
    • 雑誌名

      24th Annual Conference of Japanese Neural Network Society

      巻: 00 ページ: 34-35

    • DOI

      10.1109/smc.2014.6974505

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Detection of irregularly firing inspiratory neurons in the pre-Botzinger complex based on spatiotemporal optical imaging data analysis2017

    • 著者名/発表者名
      F. Miwakeich, Y. Oke, Y. Oku, S. Besser, J. Hirrlinger, S. Hulsmann
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of cerebral activity examination that is simple and robust against repetition by using wearable NIRS2017

    • 著者名/発表者名
      S. Kikuchi, N. Tsutui, Y. Kurosawa, N. Murooka, K. Shimoda, M. Nishida, F. Miwakeichi, F. T ozato
    • 学会等名
      WPA XVII World Congress of Psychiatry
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] General pattern of activation sequence among excitatory/inhibitory inspiratory neurons during rhythmic burst in the pre-Botzinger complex of the mice medulla slice2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Oke, F. Miwakeich, Y. Oku, S. Besser, J. Hirrlinger, S. Hulsmann
    • 学会等名
      Oxford Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of spontaneous synchronous neuronal network based on spatio-temporal optical imaging data analysis2017

    • 著者名/発表者名
      F. Miwakeichi, Y.Oke, S. Hulsman
    • 学会等名
      ISI-ISM-ISSAS Joint Conference TOKYO 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Neuronal type-dependent stochastic activation sequence among inspiratory neurons during rhythmic burst in the pre-Botzinger complex of the mice medulla slice2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Oke, F. Miwakeichi, Y. Oku, S. Besser, J. Hirrlinger and S. Huelsmann
    • 学会等名
      The 47th Annual Meeting of Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウス延髄スライスの吸息性中枢内で吸息性細胞が自励的同期活動を行う際の細胞種依存的な活性化順序パターン2017

    • 著者名/発表者名
      尾家慶彦, 三分一史和, 越久仁敬, S. Besser, J. Hirrlinger, S. Huelsmann
    • 学会等名
      第110回近畿生理学談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Detection of irregularly firing inspiratory neurons in the pre-Botzinger complex based on spatio-temporal optical imaging data analysis2017

    • 著者名/発表者名
      三分一史和, 尾家慶彦, 越久仁敬, S. Besser, J. Hirrlinger, S. Huelsmann
    • 学会等名
      平成29年度統計数理研究所共同研究集会 生体信号・イメージングデータ解析に基づくダイナミカルバイオインフォマティクスの展開
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Rhythmic activation patterns of excitatory/inhibitory inspiratory neurons in the pre-Botzinger complex of the mice medulla slice2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Oke, Fumikazu Miwakeich, Yoshitaka Oku, Stefanie Besser, Johannes Hirrlinger, Swen Huelsmann
    • 学会等名
      第94回日本生理学会大会
    • 発表場所
      静岡県浜松市アクトシティ浜松
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of inhibitory inspiratory neurons in the pre-Botzinger complex of neonatal mice2016

    • 著者名/発表者名
      Oke, Yoshihiko、Miwakeichi, Fumikazu、Oku, Yoshitaka、Besser, Stefanie、Hirrlinger, Johannes、 Hülsmann, Swen
    • 学会等名
      The 93rd Annual Meeting of The Physiological Society of Japan
    • 発表場所
      Sapporo、Japan
    • 年月日
      2016-03-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A statisticalmapping strategy to identify inspiratory neurons among active cells in the pre-Botzinger Complex2016

    • 著者名/発表者名
      三分一史和
    • 学会等名
      データ科学シンポジウム 欠測データ解析とモデル選択: 生体情報データの統計モデル
    • 発表場所
      大阪、日本
    • 年月日
      2016-01-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 生体イメージングデータの事前処理とイベント関連活動の検出2016

    • 著者名/発表者名
      三分一史和, 尾家慶彦
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会「動的生体情報論の現状と展望2」
    • 発表場所
      東京都立川市統計数理研究所
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 脳幹におけるニューロン,アストロサイトの識別のための統計的画像解析2015

    • 著者名/発表者名
      三分一 史和
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会 動的生体情報論の現状と展望
    • 発表場所
      東京、日本
    • 年月日
      2015-09-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] A Statistical Mapping Strategy to Identify Inspiratory Neurons among Active Cells in the Pre-Bozinger Complex2015

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, Fumikazu、Oke, Yoshihiko、Oku, Yoshitaka、Galka, Andreas、Hülsmann, Swen
    • 学会等名
      37th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Milan、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] Differentiation of neurons and astrocytes in brain stem by statistical image processing methods2015

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, Fumikazu、Oke, Yoshihiko、Oku, Yoshitaka、Galka, Andreas、Hülsmann, Swen
    • 学会等名
      The 38th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 発表場所
      Kobe、Japan
    • 年月日
      2015-07-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stochastic activation of inspiratory cells in the pre-Bötzinger complex with loose regularity during spontaneous inspiratory rhythmic bursts2015

    • 著者名/発表者名
      Oke, Yoshihiko、Boiroux, Dimitri、Miwakeichi, Fumikazu、Oku, Yoshitaka、Stochastic activation of inspiratory cells in the pre-Bötzinger complex
    • 学会等名
      The 38th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 発表場所
      Kobe、Japan
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A statistical strategy of optical imaging data analysis to differentiate neurons and astrocytes in the brain stem2015

    • 著者名/発表者名
      Miwakeichi, Fumikazu、Oke, Yoshihiko、Oku, Yoshitaka、Galka, Andreas、Hülsmann, Swen
    • 学会等名
      Statistical Computing Asia
    • 発表場所
      Taipei、Taiwan
    • 年月日
      2015-07-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Loose regulation of calcium bursting sequence among inspiratory cells in the pre-Botzinger complex during rhythmic burst2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Oke, D. Boiroux, F. Miwakeichi and Y. Oku
    • 学会等名
      第92回日本生理学会大会・第120回日本解剖学会総会・全国学術集会合同大会
    • 発表場所
      兵庫
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Flexible bursting sequence among inspiratory cells in the pre-Botzinger complex revealed by wide-field Ca2+ imaging2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Oke, D. Bouiroux, F. Miwakeichi and Y. Oku
    • 学会等名
      The 13th Oxford Breathing Meeting Respiratory and Cardiovascular 2014
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Connectivity of the respiratory network by using Granger causality2014

    • 著者名/発表者名
      D. Bouiroux, Y. Oke, F. Miwakeichi and Y. Oku
    • 学会等名
      The 13th Oxford Breathing Meeting Respiratory and Cardiovascular 2014
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2014-10-26 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 統計値マップによるニューロン、アストロサイトの識別2014

    • 著者名/発表者名
      三分一 史和, 尾家 慶彦
    • 学会等名
      統計数理研究所 共同研究集会「ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開III」
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 光学的イメージング法とニューロン、アストロサイトの識別2014

    • 著者名/発表者名
      三分一 史和, 尾家 慶彦
    • 学会等名
      電子情報通信学会医用画像研究会”医用画像解析における統計数理的手法”
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-09-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2024-01-24  

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