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2023 年度 実績報告書

超高磁場MRIと脳磁場計測の融合によるヒト脳活動解析の潜在的時空間分解能の探求

研究課題

研究課題/領域番号 20H00600
研究機関電気通信大学

研究代表者

宮脇 陽一  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80373372)

研究分担者 福永 雅喜  生理学研究所, 脳機能計測・支援センター, 特任教授 (40330047)
山下 宙人  株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究室長 (80418516)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード超高磁場MRI / MEG / 時間分解能 / 空間分解能 / 融合
研究実績の概要

本年度は以下の課題を中心的に実施した。
(1)実データを用いた精度評価: シミュレーションの結果をふまえ、実データを用いた構造化MEG信号源推定モデルの体系的評価を行った。実データの場合は真の信号源パターンが厳密にはわからないので、誘発される脳活動パターンがある程度分かっている単純な半視野刺激時のデータを用いた。信号源と非信号源の面積比が大きく異なる場合でも適切な定量評価ができる評価指標を用い、バイアスのない評価を行った。その結果、提案手法が信号源推定と情報拡散抑制のよいバランスを示す傾向にあることが分かった。
(2)脳活動パターンの解析: 実データで問題になるノイズ耐性を増すために階層化したモデルの適用から開始したが、予想に反して推定MEG信号が不可避に拡散してしまうことが分かった。その結果、(1)に戻ってモデルの再検証を行うことになり、単純な活動パターンが想定される実データの解析を優先することになった。しかしその過程で、拡散抑制のためのモデル改良方法を着想するに至り、次の研究テーマの発展につながった。
(3)複数領野の高速fMRI信号計測: 複数視覚領野の同時計測に加え、新たに大脳皮質下神経核と大脳皮質の高速fMRI計測を開始した。皮質下のSNRが非常に低いという問題があることが分かったが、その一方で、こうした問題を克服する新しい計測実験を着想するに至り、次の研究展開の道筋がついた。
(4)高速fMRI信号の潜時同定: 息とめ実験のデータで潜時マップを得ることはできたが、生理学的知見とは必ずしも定性的に合致しない傾向にあった。この問題を克服するため、吸気を制御して正確な潜時推定を行う新しい実験を立ち上げる見込みがたった。
(5)生成モデルに基づく解析: (2)の結果に応じて(1)に一旦戻ってより丁寧な解析を行う必要が生じたため、本課題は予備検討段階に留まった。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2025 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 4件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] NIH/NIMH(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NIH/NIMH
  • [国際共同研究] Maastricht University/Radboud University(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      Maastricht University/Radboud University
  • [国際共同研究] Max Planck Institute/Justus Liebig University Giessen/Universities of Marburg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Max Planck Institute/Justus Liebig University Giessen/Universities of Marburg
  • [雑誌論文] Sparse Bayesian correntropy learning for robust muscle activity reconstruction from noisy brain recordings2025

    • 著者名/発表者名
      Li Yuanhao、Chen Badong、Yoshimura Natsue、Koike Yasuharu、Yamashita Okito
    • 雑誌名

      Neural Networks

      巻: 182 ページ: 106899 - 106899

    • DOI

      10.1016/j.neunet.2024.106899

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatiotemporal bias of the human gaze toward hierarchical visual features during natural scene viewing2023

    • 著者名/発表者名
      Akamatsu Kazuaki、Nishino Tomohiro、Miyawaki Yoichi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41598-023-34829-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Acquisition and processing methods of whole-brain layer-fMRI VASO and BOLD: The Kenshu dataset2023

    • 著者名/発表者名
      Koiso Kenshu、Muller Anna K、Akamatsu Kazuaki、Dresbach Sebastian、Wiggins Christopher J、Gulban Omer Faruk、Goebel Rainer、Miyawaki Yoichi、Poser Benedikt A、Huber Laurentius
    • 雑誌名

      Aperture Neuro

      巻: 3 ページ: -

    • DOI

      10.52294/001c.87961

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 深層畳み込みニューラルネットワークから表現される高層画像特徴量への視線誘引に対するASDの影響2025

    • 著者名/発表者名
      Sukjoon Yoon,浅見徳哉,江口萌々,赤松和昌,太田晴久,中村元昭,沖村宰,橋本龍一郎,板橋貴史,青木隆太,宮脇陽一
    • 学会等名
      日本視覚学会2025年冬期大会
  • [学会発表] 神経活動の低次元部分空間から合成された視覚刺激に対する視認性の向上2025

    • 著者名/発表者名
      桑山太斗,林直冬,沈国華,Gowrishankar Ganesh, 宮脇陽一
    • 学会等名
      日本視覚学会2025年冬期大会
  • [学会発表] 深層畳み込みニューラルネットワークから生成される階層的画像特徴に対する1歳児の注視行動2025

    • 著者名/発表者名
      江口萌々,浅見徳哉,西野智博,山中七菜子, 白井述,宮脇陽一
    • 学会等名
      日本視覚学会2025年冬期大会
  • [学会発表] ヒト脳情報表現の高時空間分解能での理解に向けた超高磁場MRIの活用2025

    • 著者名/発表者名
      宮脇陽一
    • 学会等名
      第27回日本ヒト脳マッピング学会ランチョンセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Improvement of MEG source localization performance byBayesian-based greedy sensor selection2024

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Ota, Kai Miyazaki, Chihaya Abe, Keigo Yamada, Taku Nonomura, Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      OHBM 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] 構造化スパースベイズモデルを用いた脳磁場信号源推定と情報拡散の同時定量化と実データ応用,Simultaneous evaluation of source localization and information sprading of MEG source localization using a structured sparse Bayesian model2024

    • 著者名/発表者名
      宮﨑海,韮澤駿,石橋直樹,赤松和昌,山下宙人,宮脇陽一
    • 学会等名
      NEURO2024
  • [学会発表] ベイズ推定に基づくスパースセンサ選択を用いたMEG信号源推定精度の向上2024

    • 著者名/発表者名
      太田隼輔,宮﨑海,阿部千隼,山田圭吾,野々村拓,宮脇陽一
    • 学会等名
      NEURO2024
  • [学会発表] Gaze Attraction toward Higher-order Visual Features in Autism Spectrum Disorder2024

    • 著者名/発表者名
      Sukjoon Yoon, Noriya Asami, Momo Eguchi, Kazuaki Akamatsu, Haruhisa Ota, Motoaki Nakamura, Tsukasa Okimura, Ryuichiro Hashimoto, Takashi Itahashi, Ryuta. Aoki, Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      Neuroscience 2024
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual perception arising from subspace neural activity2024

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      OIST seminar, Okinawa, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Pushing spatio-temporal resolution for analysis of neural information representation using 7T fMRI2024

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      The 9th Annual Scientific Meeting of the ISMRM Japanese Chapter
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Laminar-level object information representation in higher visual areas revealed by VASO layer fMRI2023

    • 著者名/発表者名
      Kenshu Koiso, Kazuaki Akamatsu, Renzo Huber, Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      OHBM2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual information representation of the human pulvinar in subcortical pathway2023

    • 著者名/発表者名
      Noriya Asami, Kazuaki Akamatsu, Kenshu Koiso, Masaki Fukunaga, Yoichi Miyawaki
    • 学会等名
      第7回ヒト脳イメージング研究会
  • [学会発表] 7テスラMRIの現状と課題2023

    • 著者名/発表者名
      福永雅喜
    • 学会等名
      第41回東京MRI研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 高磁場fMRIの基礎2023

    • 著者名/発表者名
      福永雅喜
    • 学会等名
      第7回ヒト脳イメージング研究会 サテライト企画 第3回事前日本語予習会
    • 招待講演
  • [学会発表] 教育講演:基礎2 fMRI in Non-human primates2023

    • 著者名/発表者名
      福永雅喜
    • 学会等名
      第51回日本磁気共鳴医学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] シンポジウム:fMRIが拓くフロンティア 7テスラ超高磁場MRIによるファンクショナルイメージング2023

    • 著者名/発表者名
      福永雅喜
    • 学会等名
      第51回日本磁気共鳴医学会大会
    • 招待講演
  • [備考] Miyawaki Lab.

    • URL

      http://www.cns.mi.uec.ac.jp

  • [備考] 生理学研究所生体機能情報解析室

    • URL

      https://www.nips.ac.jp/research/group/post-27/

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公開日: 2025-12-26  

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