2013 Fiscal Year Annual Research Report
データ主導アプローチによる脳神経細胞の周期的同期発火現象の生理／数理的モデリング
| Project/Area Number |
24300108
|
|---|
| Research Institution | The Institute of Statistical Mathematics |
|---|
Principal Investigator |
石黒 真木夫 統計数理研究所, その他部局等, 名誉教授 (10000217)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三分一 史和 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (30360647)
越久 仁敬 兵庫医科大学, 医学部, 教授 (20252512)
岡田 泰昌 独立行政法人国立病院機構村山医療センター(臨床研究センター), 内科, 医長 (80160688)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 時系列解析 / 階層神経モデリング |
|---|
| Research Abstract |
本年度は、ニューロンとアストロサイトの活動を区別して計測することができるGFAP-GFPマウスを用いてカルシウムイメージング法により多数のニューロンとアストロサイトの活動を同時計測を行ない、一部のアストロサイトが呼吸に同期した活動を呈することを観察した。
GFAP蛍光画像よりアストロサイトの部位を特定することができ、舌下神経根からのシグナル時系列とカルシウムイメージングの相互相関解析により呼吸活動に関係するニューロンとアストロサイトを検出することができる。そして、GFAP蛍光画像と相関マップの差分から呼吸に関係するニューロンを検出することができる。しかし、これらの解析には複数のアプローチがあり、最適な方法を模索する必要があった。
相互相関解析においては、時系列すべてを用いる方法、sliding time windowやsliding reference functionを用いて相関係数の時間変化を調べる方法を検討した。
また、GFAP蛍光画像と相関マップからニューロン、アストロサイトを検出するための二値化法として濃度ヒストグラムの勾配に基づく方法、2グループ間の分散を用いる判別分析法などを検討し、閾値決定の半自動化方法を開発した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年の研究において時系列解析のアプローチによるモデリングやパラメーター推定の研究の前に、GFAP蛍光画像と相関マップの画像解析(二値化法)において解決すべき問題がいくつか見つかり、それらの解決方法を検討する必要があったため。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまで計測されたカルシウムイメージングデータにおいて、複数のニューロンとアストロサイトの相関関係と動力学的な因果関係を調べる。そして、階層神経モデルにおいてデータから推定可能なパラメーターを特定し、推定可能な部分においてモデルの同定を試みる。推定が困難な部分については適切なノンパラメトリック関数で置換する。
実験においては。ニューロンとアストロサイトの間の情報伝達機構を解析するために、ニューロンとアストロサイトとは、トランスミッターを介して情報のやり取りをしているとの仮説に基づき、各種トランスミッター受容体の特異的な阻害剤を用いた薬理実験を
行い、呼吸ニューロン、呼吸出力への影響を解析する。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
実験動物の調達などに遅れがあり年度内に終了しなかった実験を翌年度に行うために、実験動物や薬品類を購入するために予算を確保する必要があったため。
イメージングデータ解析とモデリングの研究計画とリンクするように、実験のスケジュールを決めて適切に予算の執行を行う。
|
Research Products
(13 results)
-
-
[Journal Article] Standardization of Size, Shape and Internal Structure of Spinal Cord Images: Comparison of Three Transformation Methods2013
Author(s)
Fujiki, Y., Yokoota, S., Okada, Y., Oku, Y., Tamura, Y., Ishiguro, M., Miwakeichi, F.
-
Journal Title
PLOS ONE
Volume: 8(11)
Pages: e76415
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
