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スパース正則化モデルによる神経回路の光計測データからの信号抽出

研究課題

研究課題/領域番号 26870577
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 脳計測科学
知能情報学
研究機関工学院大学

研究代表者

竹川 高志  工学院大学, 情報工学部, 准教授 (50415220)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードカルシウムイメージング / 信号検出 / 信号源検出 / スパイク時系列 / モデル推定 / 大規模最適化問題 / セルソーティング / スパース性 / MAP推定 / 最適化 / 逐次二次計画法 / 内点法 / 共役勾配法
研究成果の概要

カルシウムイメージングの大規模化により,観測データから細胞位置とスパイク列を取り出す手順を自動化する必要性が生じている.本研究において独立な空間変数と時間変数を仮定した単純な確率モデルにスパース性を導入する定式化を行い,その解が反復二次計画問題によって少ない制御パラメータで効果的に得られることを示した.提案手法では,記録データ中の重なりのある複数の細胞の活動を正しく分離して推定することができるため,従来手法における近接した神経細胞に対して同期発火を誤検出してしまう欠点を解決することができた.同時に推定を高速に行う数値解法を提案し大規模データへの適用を可能とした.

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Spike detection from noisy neural data in linear-probe recordings2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takekawa, Keisuke Ota, Masanori Murayama and Tomoki Fukai
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 39 号: 11 ページ: 1943-1950

    • DOI

      10.1111/ejn.12614

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Sparse MAP inference of cell shapes and spike trains from calcium imaging data with non-negative constraints2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takekawa, Masaaki Sato, Noriaki Ohkawa, Kaoru Inokuchi, Yasunori Hayashi, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      Society for Neuroscience (SfN) 45th Annual Meeting
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2015-10-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic inference system of spike trains and cell shapes from large-scale calcium imaging data using non-negative sparse model2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takekawa, Masaaki Sato, Noriaki Ohkawa, Kaoru Inokuchi, Yasunori Hayashi, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      Cell Symposia: Engineering the Brain
    • 発表場所
      Chicago
    • 年月日
      2015-10-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Automatic detection system of cell shape and spike timing for calcium imaging data using iterative sequential quadratic programing2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Takekawa, Masaaki Sato, Noriaki Ohkawa, Kaoru Inokuchi, Yasunori Hayashi, Tomoki Fukai
    • 学会等名
      Japan Neuroscience Society 38th Annual Meeting
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2015-07-30
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 最新の実験技術による大規模データを活かすソーティング技術2014

    • 著者名/発表者名
      竹川高志
    • 学会等名
      第53回日本生体医工学会大会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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