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2013 年度 実績報告書

多次元データに基づくメゾ回路のシステム同定法の開発

計画研究

研究領域メゾスコピック神経回路から探る脳の情報処理基盤
研究課題/領域番号 22115012
研究機関京都大学

研究代表者

石井 信  京都大学, 情報学研究科, 教授 (90294280)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワードシステム同定 / ベイズ推定 / 超解像 / 構造可視化 / シミュレーション
研究実績の概要

○神経超解像法の完成と実データへの適用 これまでに開発してきた神経超解像法について、高精細なサブフレームレジストレーションと組み合わせることで手法として完成させた。計算アルゴリズムの改善により三次元化を行い、覚醒動物からの二光子顕微鏡画像に適用した。領域内共同研究者(松崎)のデータを用いて、運動中動物からの画像に適用可能か評価を行った。手法として完成したので、今後は、領域内でのデータにオンデマンドで適用しつつ、業績化を進める。

○神経システム同定法の実データへの適用 これまでに開発してきた神経システム同定法を、領域内共同研究者(池谷)からの提供によるカルシウムイメージングからの回路同定に適用した。比較的短い計測時間からの同定であるので、偽陽性制御が重要であり、そのための統計的手法の開発を進めた。また、海馬領域におけるグリア(アストロサイト)の機能に注目して、その神経ネットワークへの影響について研究を進めた。グリアから神経細胞への興奮的影響は、空間的に局在することなどが分かった。これらの結果は、今後業績化を進めつつ、領域内の他の系(例えば能瀬らによるショウジョウバエ幼虫の運動生成回路)への適用を図る。

○神経軸索の計算機構のモデル化 発達期の神経軸索における伸展方向を決めるのは細胞内のCa2+シグナルの上流および下流のクロストークである。この系の分子ネットワークのモデル化を研究協力者であるDr. Kyonsoo Hongと本田直樹博士と共同で進めた。

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

研究成果を良質の専門雑誌に掲載されるためにはそれなりに時間がかかっているものの、研究自体は順調に進展していることから、「②おおむね順調に進展している」と判定した。

今後の研究の推進方策

手法の開発はほぼ完了しているので、最終年度となるH26年度は、これまでの研究成果の論文化を進めつつ、領域内の共同研究を通じた実データに適用することで、メゾ回路の作動原理に関する計算論的解明を進めていく。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Decoding spatial attention by using cortical currents estimated from electroencephalography with near-infrared spectroscopy prior information2014

    • 著者名/発表者名
      Morioka, H., Kanemura, A., Morimoto, S., Yoshioka, T., Oba, S., Kawanabe, M., & Ishii, S.
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 90 ページ: 128-139

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2013.12.035.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mathematical modeling of neuronal polarization during development2014

    • 著者名/発表者名
      Honda Naoki, Shin Ishii
    • 雑誌名

      Progress in Molecular Biology and Translational Science

      巻: 41 ページ: 123-127

    • DOI

      10.1016/B978-0-12-397897-4.00003-6.

    • 査読あり
  • [学会発表] A system identification-based approach to neural systems2014

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S.
    • 学会等名
      Nagoya International Symposium on Neural Circuit
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-03-24
    • 招待講演
  • [学会発表] チェビシェフ多項式近似を用いた変分ベイズ法による顕微鏡画像の三次元超解像2014

    • 著者名/発表者名
      井本康宏, 前田新一, 石井信
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      玉川大学(東京都町田市)
    • 年月日
      2014-03-18
  • [学会発表] 網膜ON/OFF応答の焦点時刻が説明する残像回転錯視2014

    • 著者名/発表者名
      林 優一郎, 浦久保 秀俊, 石井 信
    • 学会等名
      ニューロコンピューティング研究会
    • 発表場所
      玉川大学(東京都町田市)
    • 年月日
      2014-03-07
  • [学会発表] 輝度勾配画像における残像回転錯視のモデル2014

    • 著者名/発表者名
      林 優一郎, 浦久保 秀俊, 石井 信
    • 学会等名
      脳と心のメカニズム 第14回冬のワークショップ
    • 発表場所
      ルスツリゾート(北海道虻田郡)
    • 年月日
      2014-01-08
  • [学会発表] 画像処理に基づく生命システム同定2013

    • 著者名/発表者名
      石井 信
    • 学会等名
      第36回分子生物学会ワークショップ
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県神戸市)
    • 年月日
      2013-12-06
    • 招待講演
  • [学会発表] ベイズ法に基づく顕微鏡画像超解像2013

    • 著者名/発表者名
      石井 信
    • 学会等名
      第22回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 発表場所
      東京大学(東京都文京区)
    • 年月日
      2013-09-15
    • 招待講演
  • [学会発表] System identification of cellular information processing2013

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S.
    • 学会等名
      IEEEEMBC Workshop on Systems Biology of Cellular Signaling
    • 発表場所
      大阪府立国際会議場(大阪府大阪市)
    • 年月日
      2013-07-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Brain machine interface and decoding in mobile environments2013

    • 著者名/発表者名
      Ishii, S.
    • 学会等名
      Modeling Neural Activity: Statistics, Dynamical Systems, and Networks
    • 発表場所
      Island of Kauai (The United States of America)
    • 年月日
      2013-06-28
    • 招待講演
  • [学会発表] カルシウムイメージングデータを用いたグリア・ニューロン回路網のシステム同定 (System identification of glia-neuron networks with calcium imaging data)2013

    • 著者名/発表者名
      中江 健, 池谷 裕二, 石井 信
    • 学会等名
      Neuro 2013
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2013-06-21
  • [学会発表] スキャン式顕微鏡画像時系列のサブフレーム単位レジストレーションについて (Sub-frame-wise image registration for time-lapse scanning microscopy)2013

    • 著者名/発表者名
      大羽 成征, 平 理一郎, 田中 康裕, 和氣 弘明, 正水 芳人, 岡田 尚巳, 松崎 政紀, 石井 信
    • 学会等名
      Neuro 2013
    • 発表場所
      京都国際会館(京都府京都市)
    • 年月日
      2013-06-21
  • [備考] 研究代表者(石井信)ホームページ

    • URL

      http://ishiilab.jp/member/ishii/publications/

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公開日: 2016-06-01  

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