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2014 年度 実績報告書

疾病発症過程の確率論的リスク解析の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 24650147
研究機関筑波大学

研究代表者

金野 秀敏  筑波大学, システム情報系, 教授 (20134207)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード疾病の発症過程 / イオンチャネルモデル / 疾患モデル化 / 非線形確率過程 / 確率分岐 / パラメータ推定 / 記憶効果 / 疾患マーカー
研究実績の概要

当該年度は疾病発症過程のリスク因子を,数理モデルを用いて発生させた時空変動の数値データから抽出するとともに,心拍実データの環境揺らぎからも抽出する試みを行った.心筋の様々な数理モデルを用いて異なる疾患(LQT, SQT症候群)の興奮波の波形を再現することは空間1次元モデルでは可能であるが,空間高次元モデルでは興奮波伝搬パタンの多様性と波の不安定化が発生するため分類は困難であることが判明した.そこで,新しいリスク因子の発見と確率過程を用いた定量化に焦点を絞った研究を実施した.
主たる研究成果を列記する:①心室細動状態にある特異点の生成死滅過程の解析に於いて,右巻きと左巻きの特異点を区別したモデル化により相乗性雑音の起源が説明できブラウン運動と同様の長期記憶構造があることを発見した.② predator-prey 変数と確率複素Ginzburg-Landau 方程式を用いた空間2次元の興奮・抑制領域の拮抗を基礎としたリスク因子抽出法は広いクラスの数理モデルに適用できることを心臓疾患,神経疾患モデルを用いて示した.③Morris-Lecar ニューロンを大局結合した数理モデルを用い,抑制的大局フイードバックは系を興奮的な状態に誘導することを発見した.また,新しいリスク指標としてPragmatic Informationの確率過程が,空間依存動的情報抽出や確率分岐が内在する複雑系の情報圧縮に有効であることを示した.④心拍変動の実データから逆温度の確率過程を抽出し,健常者と疾患保持者の全てのデータを統一的に同定可能な確率分布を提案し,時間相関の緩和特性情報と組み合わせたリスク解析法を開発している.⑤空間1次元の複素Ginzburg-Landau方程式に於ける特異点(Hole)の速度揺らぎに内在する分布の厚い裾と長期記憶を伴う異常超拡散の存在を数理的に明らかにした(空間2次元ではHole は螺旋波の特異点に対応).

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Anomalous velocity fluctuation in one-dimensional defect turbulence2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Uchiyama, T. Kadoya and H. Konno
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 91 ページ: 022127 1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.91.022127

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Non-Markovian Brownian motion with long-memory having Basset and non-Basset terms2015

    • 著者名/発表者名
      H. Konno and Y. Uchiyama
    • 雑誌名

      Proc. of the 46th ISCIE International Symposium on Stochastic Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 2C1-1 1-6

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Time series analysis of heart beat R-R interval based on a generalized hyper Gamma distribution2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kadoya, Y. Uchiyama and H. Konno
    • 雑誌名

      Proc. of the 46th ISCIE International Symposium on Stochastic Theory and Its Applications

      巻: 1 ページ: 2C2-2 1-5

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 記憶のあるブラウン運動における記憶関数の同定と逆問題2015

    • 著者名/発表者名
      金野秀敏、内山祐介
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート「非侵襲生体信号の解析・モデル化技術とその周辺 II」

      巻: 331 ページ: 31-39

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 大局結合のあるMorris-Lecar モデルにおけるPragmatic Informationの確率過程2015

    • 著者名/発表者名
      宮田孟、金野秀敏
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート「ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開III」

      巻: 333 ページ: 39-46

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 一般化ハイパーガンマ過程を用いた逆温度分布の統一的定量化2015

    • 著者名/発表者名
      角屋貴則、内山祐介、金野秀敏
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート「ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開III」

      巻: 33 ページ: 47-52

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 散逸場の特異点ダイナミクスにおける長期記憶効果2015

    • 著者名/発表者名
      内山祐介、金野秀敏
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート「ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開III」

      巻: 333 ページ: 73-78

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 心筋膜の心室細動を模擬する特異点の生成死滅過程とその物理機構2015

    • 著者名/発表者名
      金野秀敏、鈴木章夫、内山祐介
    • 雑誌名

      統計数理研究所共同研究リポート「ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開III」

      巻: 333 ページ: 79-87

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 大局結合1次元Morris-Lecar Model のキメラ状態と関連した非線形揺動特性2015

    • 著者名/発表者名
      宮田孟、金野秀敏
    • 学会等名
      力学系の応用研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-29
  • [学会発表] 大局結合のある2次元Morris-Lecar Model における回転らせん波と特異点のダイナミクス2015

    • 著者名/発表者名
      桑原惇、宮田孟、金野秀敏
    • 学会等名
      力学系の応用研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-29
  • [学会発表] 神経回路網の平均場モデルに現れる不規則運動の時系列解析2015

    • 著者名/発表者名
      内山祐介、金野秀敏、Robert Kozma
    • 学会等名
      力学系の応用研究会
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2015-03-28 – 2015-03-29
  • [学会発表] 記憶のあるブラウン運動における記憶関数の同定と逆問題2014

    • 著者名/発表者名
      金野秀敏、内山祐介
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会、 非侵襲生体信号の解析・モデル化技術とその周辺
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都立川市)
    • 年月日
      2014-11-05 – 2014-11-06
  • [学会発表] Non-Markovian Brownian motion with long-memory having Basset and non-Basset type terms2014

    • 著者名/発表者名
      H. Konno and Y. Ychiyama
    • 学会等名
      The 46th ISCIE International Symposium on Stochastic Theory and Its Applications
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学(京都)
    • 年月日
      2014-11-01 – 2014-11-02
  • [学会発表] Time series analysis of heart beat R-R interval Based on a generalized hyper Gamma distribution2014

    • 著者名/発表者名
      T. Kadoya, Y. Uchiyama and H. Konno
    • 学会等名
      The 46th ISCIE International Symposium on Stochastic Theory and Its Applications
    • 発表場所
      京都工芸繊維大学(京都)
    • 年月日
      2014-11-01 – 2014-11-02
  • [学会発表] 大局結合のあるMorris-Lecar モデルにおけるPragmatic Informationの確率過程2014

    • 著者名/発表者名
      宮田孟、金野秀敏
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会 ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開(III)
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都立川市)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
  • [学会発表] 一般化ハイパーガンマ過程を用いた逆温度分布の統一的定量化2014

    • 著者名/発表者名
      角屋貴則、内山祐介、金野秀敏
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会 ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開(III)
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都立川市)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
  • [学会発表] 散逸場の特異点ダイナミクスにおける長期記憶効果2014

    • 著者名/発表者名
      内山祐介、金野秀敏
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会 ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開(III)
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都立川市)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19
  • [学会発表] 心筋膜の心室細動を模擬する特異点の生成消滅過程とその物理的機構2014

    • 著者名/発表者名
      金野秀敏、鈴木章夫、内山祐介
    • 学会等名
      統計数理研究所共同研究集会 ダイナミカルバイオインフォマテイックスの展開(III)
    • 発表場所
      統計数理研究所(東京都立川市)
    • 年月日
      2014-09-18 – 2014-09-19

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公開日: 2016-06-01  

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