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2020 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 松本 惇平  富山大学, 学術研究部医学系, 助教 (00635287)
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)
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, 室長 (40321814)
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

(1) マーカレス表現型記録システムの開発 分担研究者の松本とRGB-Dカメラを複数台用いたシステムを用いた、複数マウスの身体部位の認識・追跡アルゴリズムの開発を引き続き行った。さらに、画像と同時に、マイクロフォンアレイを用いて複数マウスの超音波音声(UltraSonic Voice;USV)を同時に記録し、ケージ上の発生位置まで推定することで発生個体の特定も可能なシステムを開発(USVCAM)し、国際会議で発表を行った。論文は投稿中である。また、2次元カメラで撮影したマカクザルの身体特徴を深層学習で認識することができるようになり、ジャーナル論文を出版し、各種国際会議で口頭発表を行った。さらに学習済みネットワークとラベル付きデータセットを公開した。柴田と分担研究者の夏目とは国際連携先であるパスツール研究所のLive Mouse Trackerをマウスでなくラットへ応用するための開発を進め、ジャーナル論文出版や国際会議発表を行った。
(2) データの可視化や個性のモデリング 桝屋や松本と共に、マウスの超音波データのデータシェアリングプラットフォームの改善を行った。マウスの超音波データだけでなく行動データや動画像など、自由に共有できるようにした。そして柴田の研究チームは、複数マウスの音声とモーションのマルチモーダルデータを解析することにより、社会的行動を解析するツールを開発した。具体的には深層学習ベースの既存ツールであるAlphaTrackerを応用して複数マウスのモーションキャプチャを行い、さらに深層学習とクラスタリングアルゴリズムを用いて、潜在空間におけるマウス相互作用のクラスタリングや、USVのクラスとの関係を調査できるようになった。現在のところ、マウス相互作用のクラスタと、USVのクラスとの相関関係は見つかっていない。今後さらに研究を進める必要がある。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 12件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Omsk State Technical University(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      Omsk State Technical University
  • [雑誌論文] Diurnal rhythm regulates the frequency of carbachol-induced beta oscillation via inhibitory neural system in rat hippocampus2021

    • 著者名/発表者名
      Shigemoto, M., Nakatsuka, H., Ohtubo, Y., Natsume, K.
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics

      巻: - ページ: 507,518

    • DOI

      10.1007/s11571-021-09736-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of Gait Inducing Assist for Patients with Parkinson’s Disease on Double Support Phase During Gait2020

    • 著者名/発表者名
      Higuchi A, Shiraishi J, Kurita Y, Shibata T
    • 雑誌名

      Journal of Robotics and Mechatronics

      巻: 32 ページ: 798,811

    • DOI

      10.20965/jrm.2020.p0798

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Establishment and application of information resource of mutant mice in RIKEN BioResource Research Center2020

    • 著者名/発表者名
      Masuya H, Usuda D, Nakata H, Yuhara N, Kurihara K, Namiki Y, Iwase S, Takada T, Tanaka N, Suzuki K, Yamagata Y, Kobayashi N, Yoshiki A, Kushida T
    • 雑誌名

      Laboratory Animal Research

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s42826-020-00068-8

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Exploration of Blue PPG Signal Using a Novel Color Sensorbased PPG System2020

    • 著者名/発表者名
      Shchelkanova E, Shchelkanov A, Shchapova L,Shibata T
    • 雑誌名

      2020 42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society

      巻: - ページ: 4414,4420

    • DOI

      10.1109/EMBC44109.2020.9175745

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Behavior and Emotional Modification at Latent Period of Rat Epilepsy Model2021

    • 著者名/発表者名
      Arai, H., Blanco, N.S., Labuguen,R., Shibata, T., Natsume, K
    • 学会等名
      60th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan
    • 国際学会
  • [学会発表] MacaquePose: A Novel “In the Wild” Macaque Monkey Pose Dataset for Markerless Motion Capture2021

    • 著者名/発表者名
      Labuguen,R., Matsumoto, J., Blanco, N.S., Nishimaru, H., Nishijo, H., Takada,M., Go,Y., Inoue, K., Shibata, T.
    • 学会等名
      CV4Animals: Computer Vision for Animal Behavior Tracking and Modeling
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple Monkey Pose Estimation Using OpenPose2021

    • 著者名/発表者名
      Blanco, N.S., Labuguen,R., Matsumoto, J., Go,Y., Inoue, K.,Shibata, T
    • 学会等名
      International workshop (VAIB) in an international conference
    • 国際学会
  • [学会発表] MacaquePose: a novel dataset for deep learning based for marker-less motion capture of macaque monkeys.2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto, J.
    • 学会等名
      First International Workshop on Research Methods in Animal Emotion Analysis
    • 国際学会
  • [学会発表] USVCAM: a novel sound source localization system for rodent ultrasonic vocalizations.2021

    • 著者名/発表者名
      Kanno,K., Matsumoto, J., Kato, M., Shibata, T.
    • 学会等名
      The 80th Fujiwara Seminar「Molecular and cellular mechanisms of brain systems generating individuality」
    • 国際学会
  • [学会発表] The carbachol-induced beta oscillation causes the decrease in frequency by disinhibition at the midnight phase2021

    • 著者名/発表者名
      Shigemoto, M., Ohtubo, Y., Natsume, K.
    • 学会等名
      Neuro2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Spontaneous activity of rat hippocampal slices during latent period in kainate model rat for epilepsy2021

    • 著者名/発表者名
      Arai, H., Natsume, K.
    • 学会等名
      Neuro2021
    • 国際学会
  • [学会発表] The relationships between disinhibition-induced epileptic discharges and high frequency oscillations in rat hippocampal slices2021

    • 著者名/発表者名
      Sawada, T., Maeda, R., Natsume, K
    • 学会等名
      Neuro2021
    • 国際学会
  • [学会発表] The relationship between generation of Carbachol induced β oscillation and high frequency oscillation in rat hippocampal slices2021

    • 著者名/発表者名
      Maeda, R.,Sawada, T., Natsume, K
    • 学会等名
      Neuro2021
    • 国際学会
  • [学会発表] Neural network based time zone classification allows circadian rhythm analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Shigemoto, M., Natsume, K
    • 学会等名
      2021 60th Annual Conference of the Society of Instrument and Control Engineers of Japan, SICE 202
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance Evaluation of Markerless 3D Skeleton Pose Estimates with Pop Dance Motion Sequence2020

    • 著者名/発表者名
      Labuguen,R.,Blanco, N.S.,Kogami, T.,Ingco, W,E,M., Shibata, T
    • 学会等名
      2020 Joint 9th International Conference on Informatics, Electronics & Vision (ICIEV) and 2020 4th International Conference on Imaging, Vision & Pattern Recognition (icIVPR)
    • 国際学会
  • [学会発表] An Exploration of Blue PPG Signal Using a Novel Color Sensorbased PPG System2020

    • 著者名/発表者名
      Shchelkanova, E., Shchelkanov, A., Shchapova, L., Shibata, T
    • 学会等名
      42nd Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society
    • 国際学会
  • [備考] H28年度採択新学術領域研究「個性」創発脳 業績

    • URL

      http://www.koseisouhatsu.jp/achievement/index.html

  • [備考] 柴田研究室「研究紹介」

    • URL

      https://www.brain.kyutech.ac.jp/~tom/ja/research/

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公開日: 2022-12-28  

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