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2017 年度 実績報告書

「個性」を発見するマーカレス表現型記録・マイニングシステムの開発

計画研究

研究領域多様な「個性」を創発する脳システムの統合的理解
研究課題/領域番号 16H06534
研究機関九州工業大学

研究代表者

柴田 智広  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (40359873)

研究分担者 桝屋 啓志  国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, ユニットリーダー (40321814)
夏目 季代久  九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (30231492)
松本 惇平  富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 助教 (00635287)
研究期間 (年度) 2016-06-30 – 2021-03-31
キーワード脳・神経 / 計測工学 / 機械学習 / 情報工学
研究実績の概要

本年度は、マーカレス表現型記録システムの開発を加速するために、富山大学の松本淳平准教授を分担研究者に加え研究を推進した。
(1)マーカレス表現型記録システムの開発 四肢以外の身体部位に関する3次元情報を得るため、床下の深度画像センサに加えて、RGB-D画像(RGB画像に加えて深度画像も計測できるセンサ)を複数台用いたシステム開発について、簡便なカメラキャリブレーション手法の確立や、個体の身体部位検出・追跡アルゴリズムの開発と実装を、松本氏の協力も得ながら進めた。一方、標準的な2次元カメラ画像に対し、深層学習モデルを用いて頑健に多数人のモーションを追跡する予想外の手法(現在OpenPoseとして公開されている)が、コンピュータビジョンの国際会議で発表されたため、研究計画を修正し、それに学んだ手法も開発を進めた。さらに京都大学霊長類研究所のニーズに応え、サル運動計測システムの開発を行った。これらの成果は2018年度に国際会議で発表することができた。またこれらの成果を携えてパスツール研究所でマウスのマーカレス表現型記録システムを開発しているThomas Bourgeron教授を訪問し、技術的情報の交換やデータシェアプラットフォームの連携について議論を深めることができた。
(2)大規模行動データのマイニングアルゴリズムの開発 高次元データから非線形な低次元空間を求めることができるBayesian Gaussian Process Latent Variable Model(BGPLVM)を、ヒトや動物から得られる高次元データに適用する研究を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究実績の概要にあるように、一部計画変更があったものの、その計画通りに研究を進めることができた。

今後の研究の推進方策

引き続きげっ歯類や霊長類の3次元や2次元画像に対する身体部位・認識のアルゴリズム開発や計測システムの改良を進める。分担研究者の桝屋と、マウス表現型やそのメタデータのデータベースを整備する。また、引き続き行動データの可視化や個性のモデリング方法の開発に取り組む。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The change of picrotoxin-induced epileptiform discharges to the beta oscillation by carbachol in rat hippocampal slices. Biophysics and Physicobiology2017

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto A, Sawada T, Natsume K.
    • 雑誌名

      Biophysics and Physicobiology

      巻: 14 ページ: 137,146

    • DOI

      10.2142/biophysico.14.0_137

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of genetic elements in metabolism by high-throughput mouse phenotyping2017

    • 著者名/発表者名
      Rozman, Jan and Rathkolb, Birgit and Oestereicher, Manuela A and Christine and Ravindranath, Aakash Chavan and Leuchtenberger, Stefanie and Sharma, Sapna and Kistler, Martin and Willersh Monja and Brommage, Robert and others
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 288

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01995-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Clothing Extremity Identification Using Convolutional Neural Network Regressor2018

    • 著者名/発表者名
      Ngo, G., Gaurav, V., and Shibata, T.
    • 学会等名
      2018 Joint 7th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) and 2018 2nd International Conference on Imaging, Vision & Pattern Recognition (icIVPR)
    • 国際学会
  • [学会発表] Monkey Features Location Identification Using Convolutional Neural Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Labuguen, R., Gaurav, V., Blanco Negrete, S., Matsumoto, J., Inoue, K., Shiata, T.
    • 学会等名
      The 28th Annual Conference of the Japanese Neural Network Society
    • 国際学会
  • [学会発表] The muscarinic acetylcholine receptor subtype involved in the suppression of the epileptic discharges with the carbachol-induced beta oscillation in rat hippocampal slices2017

    • 著者名/発表者名
      Sawada, T., Natume, K.
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] The hippocampal beta rhythm and the computational model of it2017

    • 著者名/発表者名
      Kageyama I., Natsume K.
    • 学会等名
      NOLTA2017 Special Sessions
  • [学会発表] Missing value estimation of sEMG signals using BGPLVM toward control of a multi-fingered prosthetic hand2017

    • 著者名/発表者名
      Dwivedi Kumar, S., Koganti, N., Shibata T.
    • 学会等名
      第27回日本神経回路学会
  • [学会発表] A Novel Practical Approach to Prosthetic Control of Continuous Multi-Fingered Kinematics with a Low-Cost Wearable sEMG Device2017

    • 著者名/発表者名
      Shibata T., Shibata T.
    • 学会等名
      39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Automatic OWAS Classification of the Working Postures of a Caregiver2017

    • 著者名/発表者名
      Omure, Y., Izumi, H., Shibata, T.
    • 学会等名
      39th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 国際学会
  • [学会発表] RDF-based integration of phenotype data of experimental animals in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Masuya, H.
    • 学会等名
      NIX-odML Global Workshop & Hackathon 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 表現型データ統合データベースJ-Phenomeにおける計測メタデータの整理統合2017

    • 著者名/発表者名
      桝屋啓志
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(ConBio2017)
    • 招待講演
  • [学会発表] 情報通信技術や知能ロボット技術を活用したスマートライフケア社会の創造を目指して2017

    • 著者名/発表者名
      柴田智広
    • 学会等名
      電子情報通信学学会スマートインフォメディアシステム研究会6月研究会
    • 招待講演
  • [図書] 人工知能学大辞典2017

    • 著者名/発表者名
      松原仁、他
    • 総ページ数
      1600978-4-320-12420-2
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      978-4-320-12420-2
  • [備考] 柴田研究室外部発表情報

    • URL

      http://www.brain.kyutech.ac.jp/~tom/ja/publication/

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公開日: 2019-12-27  

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