2003 年度実績報告書

広帯域増幅器を擁する身体装着型ディジタルレコーダの試作と応用ソフトの開発

研究課題

研究課題/領域番号	13558095
研究機関	東北大学
研究代表者	山本光璋東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)
研究分担者	片山統裕東北大学, 大学院・情報科学研究科, 助教授 (20282030) 中尾光之東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (20172265)
キーワード	携帯型ポリグラフ / 広帯域特性 / 多チャネル特性 / PGO波 / 海馬θ波 / 同期現象 / 定常的相関関係 / 瞬時的相関関係
研究概要	ヒトや動物から得られる多チャンネル広帯域神経情報をエリアシングフリーで基本的ディジタル処理を行って、メモリカードに記録する装置を開発し、その性能を評価することが本研究の目的である。今年度は動物からの脳活動計測実験を行ってシステムの有効性を確かめた。その成果を以下にまとめる。(1)ラットの自由行動下の眼電図、海馬、脳幹の脳波を同時計測し、レム睡眠時の相動性現象の代表である海馬波とPGO(Ponto-Geniculo-Occipital)波およびREMs(急速眼球運動)の時間関係を明らかにした。すなわち、PGO波の頻度と海馬θ波の振幅と周波数の定常的な関係を調べ、θ波周数はPGO波頻度とREMs頻度の加算に比例して増加すること、θ波の振幅は両現象の頻度の乗算に比例して増加することが分かった。(2)瞬時的な相関関係についても調べ、PGO波生起のタイミングで海馬θ波周波数が一過性に増加することを見出した。同様な現象が聴覚刺激によってPGO_E波が生起したときにも見られた。(3)急性動物実験によって、PGO波を模擬した扁桃体電気刺激と海馬θ波の特定の位相での入力を模擬するシャーファー側枝への刺激のタイミングを変えたときに、CA1領域での応答の大きさを調べた。その結果、θ波リズムでシャーファー側枝を連続刺激している時に扁桃体刺激を加えると、前者への応答が特に増大することを見出した。これによりPGO波と海馬θ波の位相同期性はレム睡眠時の学習・記憶機能に寄与していることが示唆された。以上の成果はいずれもディジタルポリグラフの広帯域特性、多チャネル特性、大容量特性によって初めてもたらされたものであり、その神経科学分野での有効性が不された。

研究成果

(25件)

すべてその他

すべて文献書誌 (25件)

[文献書誌] M.Nakao, et al.: "Period and phase adjustments of human circadian rhythms in the real world"J.Biol.Rhythms. 18・3. 261-270 (2003)
[文献書誌] M.Nakao: "Modeling feedbacks from behavior to pacemakers in non-photic entrainment of human circadian system"K.Honma and S.Honma eds, "Circadian Clock as Multi-oscillation System.Hokkaido University Press, Sapporo. 219-231 (2003)
[文献書誌] M.Yamamoto, et al.: "State-dependent alternation of neuronal slow dynamics in the rat ventroposteriort thalamic area"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 101-103 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "A facial topographic profile of rapid eys movements anticipatory phasic potentials"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 151-152 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Changes in the dynamics of sleep electroencephalogram in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivation"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 155-157 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "A real-time rapid eye movement sleep analyzer equipped with a portable wide-band polygraphic recorder"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 175-177 (2003)
[文献書誌] M.Yamamoto, et al.: "Is state-dependent alternation of slow dynamics in central single neurons during sleep present in the rat ventroposterior thalamic nucleus?"Neuroscience Research. (in press).
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Characterization of baroreflex response under head-up tilting"Proc.25^<th> Ann Int'l Conf IEEE EMBS. 256-259 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Temporal relationship between hippocampal theta wave and spontaneous and elicited PGO-like wave during REM sleep in rats"Neuroscience Research. 46・Suppl 1. S107 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Fluctuational dynamics of a neural network model consisting of Hodgkin-Huxley type neurons driven by noise"Neuroscience Research. 46・Suppl 1. S166 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Potine phasic activity is phase-locked to hippocampal theta wave during REM sleep in rats"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 3 (2003)
[文献書誌] M.Yamamoto, et al.: "Do the processor neurons in the rat brain show the 1/f noise like dynamics during Paradoxical sleep"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 28 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Non-monotonic changes of sleep EEG dynamics in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivation"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 30 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Formal similarity between the two process model and a coupled oscillator model"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 98-99 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Modeling of interactions between photic and non-photic entrainment mechanisms in time zone fights"Abstracts 1^<st> World Congress Chronobiology. E2-2 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Stability of rhythm trajectory generated by feedback loop models"Abstracts 1^<st> World Congress Chronobiology. E2-1 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "逆説睡眠時に観測されるラットP波頻度と海馬θ波周波数との時間関係"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 2B1-2B3 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "分子時計機構のダイナミクス"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 1P2-1P12 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "感覚遮断によるバレル野脳波の統計的性質の長期的変化"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 2P6 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "睡眠時及び覚醒時の眼球運動に先行するスパイク電位の眼球運動依存性"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 2P6-2P18 (2003)
[文献書誌] 中尾: "ヒト日周リズム位相振動子モデル-階層をたどる枠組み-"第42回日本エム・イー学会大会論文集. 161 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "ブラインド信号分離を点時系列に使ってみる"第17回日本エム・イー学会秋季大会論文集. 71 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "ラットの感覚毛除去によるバレル野の睡眠時脳波ダイナミクスの変化"電子情報通信学会技術研究報告MEとバイオサイバネテックス研究会. MBE2003-11 (2003)
[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "生体リズムの分子機構モデル"電子情報通信学会技術研究報告MEとバイオサイバネテックス研究会. MBE2003-10 (2003)
[文献書誌] M.Nakao, M.Yamamoto, et al.: "Modeling techniques of point processes and application in processing biomedical data"T.Leondes ed."Computational Methods in Biophysics, Biomaterials, Biotechnology and Medical Systems Vol.1", Kluwer Academic Publishers. 263-326 (2003)

2003 年度 実績報告書

広帯域増幅器を擁する身体装着型ディジタルレコーダの試作と応用ソフトの開発

研究代表者

山本 光璋 東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)

研究成果

[文献書誌] M.Nakao, et al.: "Period and phase adjustments of human circadian rhythms in the real world"J.Biol.Rhythms. 18・3. 261-270 (2003)

[文献書誌] M.Nakao: "Modeling feedbacks from behavior to pacemakers in non-photic entrainment of human circadian system"K.Honma and S.Honma eds, "Circadian Clock as Multi-oscillation System.Hokkaido University Press, Sapporo. 219-231 (2003)

[文献書誌] M.Yamamoto, et al.: "State-dependent alternation of neuronal slow dynamics in the rat ventroposteriort thalamic area"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 101-103 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "A facial topographic profile of rapid eys movements anticipatory phasic potentials"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 151-152 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Changes in the dynamics of sleep electroencephalogram in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivation"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 155-157 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "A real-time rapid eye movement sleep analyzer equipped with a portable wide-band polygraphic recorder"Sleep and Biological Rhythms. 1・2. 175-177 (2003)

[文献書誌] M.Yamamoto, et al.: "Is state-dependent alternation of slow dynamics in central single neurons during sleep present in the rat ventroposterior thalamic nucleus?"Neuroscience Research. (in press).

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Characterization of baroreflex response under head-up tilting"Proc.25^<th> Ann Int'l Conf IEEE EMBS. 256-259 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Temporal relationship between hippocampal theta wave and spontaneous and elicited PGO-like wave during REM sleep in rats"Neuroscience Research. 46・Suppl 1. S107 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Fluctuational dynamics of a neural network model consisting of Hodgkin-Huxley type neurons driven by noise"Neuroscience Research. 46・Suppl 1. S166 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Potine phasic activity is phase-locked to hippocampal theta wave during REM sleep in rats"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 3 (2003)

[文献書誌] M.Yamamoto, et al.: "Do the processor neurons in the rat brain show the 1/f noise like dynamics during Paradoxical sleep"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 28 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Non-monotonic changes of sleep EEG dynamics in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivation"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 30 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Formal similarity between the two process model and a coupled oscillator model"Proc.17^<th> Ann.Meeting Ass.Prof.Sleep Soc.. 98-99 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Modeling of interactions between photic and non-photic entrainment mechanisms in time zone fights"Abstracts 1^<st> World Congress Chronobiology. E2-2 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, N.Katayama, M.Yamamoto, et al.: "Stability of rhythm trajectory generated by feedback loop models"Abstracts 1^<st> World Congress Chronobiology. E2-1 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "逆説睡眠時に観測されるラットP波頻度と海馬θ波周波数との時間関係"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 2B1-2B3 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "分子時計機構のダイナミクス"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 1P2-1P12 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "感覚遮断によるバレル野脳波の統計的性質の長期的変化"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 2P6 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "睡眠時及び覚醒時の眼球運動に先行するスパイク電位の眼球運動依存性"日本睡眠学会第28回定期学術集会抄録集. 2P6-2P18 (2003)

[文献書誌] 中尾: "ヒト日周リズム位相振動子モデル-階層をたどる枠組み-"第42回日本エム・イー学会大会論文集. 161 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "ブラインド信号分離を点時系列に使ってみる"第17回日本エム・イー学会秋季大会論文集. 71 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "ラットの感覚毛除去によるバレル野の睡眠時脳波ダイナミクスの変化"電子情報通信学会技術研究報告MEとバイオサイバネテックス研究会. MBE2003-11 (2003)

[文献書誌] 中尾, 片山, 山本他: "生体リズムの分子機構モデル"電子情報通信学会技術研究報告MEとバイオサイバネテックス研究会. MBE2003-10 (2003)

[文献書誌] M.Nakao, M.Yamamoto, et al.: "Modeling techniques of point processes and application in processing biomedical data"T.Leondes ed."Computational Methods in Biophysics, Biomaterials, Biotechnology and Medical Systems Vol.1", Kluwer Academic Publishers. 263-326 (2003)

2003 年度実績報告書

山本光璋東北大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (40004618)