111th Seminar

Date and Time: June 12 (Wed.), 2024, 16:30 – 18:00
Place: E3-306 room
Speaker: Satoru Ato (Assistant Professor, Department of Health and Sports Sciences, Faculty of Health and Sports Sciences, Toyo University)
Chair: Daisuke Hoshino, Associate Professor
Title: 運動による骨格筋肥大メカニズムの探索 -骨格筋細胞の多核性に着目して
Abstract: 運動(筋収縮)は骨格筋のみならず全身の恒常性維持に非常に有効な手段であり、またその様式に依存してマラソンランナーやボディビルダーのように全く異なる機能的・形態的な順応を引き起こす。レジスタンス運動(所謂筋トレ)は骨格筋の肥大と筋力の増加を引き起こす運動様式として知られているが、その生物学的機序は明らかになっていない。
骨格筋細胞(筋線維)は髪の毛程の太さの単一の細胞内に100個/mm線維長以上の核(筋核)を持つ多核の細胞というユニークな特徴を有している。筋線維は有糸分裂能を持たない為、運動などによる骨格筋の肥大は筋線維サイズの肥大に依存して生じると考えられる。興味深いことに、筋肥大時には筋線維内に骨格筋幹細胞の分化を介して新たな筋核が供給される。本セミナーでは筋線維サイズの制御における多核性の意義と役割の解明について、特に筋肥大時の役割について発表者が得てきた知見について議論したい。

110th Seminar

Date and Time: May 13 (Mon.), 2024, 13:00 – 14:30
Place: E3-306 room + Zoom (Hybrid)
Speaker: Hirofumi Morise (Professor, Research Center for Child Mental Development, Kanazawa University; Ricoh Company, Ltd.)
Chair: Norihiro Koizumi, Associate Professor
Title: 磁場計測による脳機能イメージングの新展開
Abstract: 脳機能イメージングは、脳神経活動の空間的・時間的変化を可視化する技術である。人への侵襲性がない計測手法の1つに、脳神経の電気的活動をミリ秒の時間分解能で磁場として捉える脳磁図(Magnetoencephalography,MEG)があるが、センサ動作のために極低温冷却が必要なこと、データ解析の問題、医療用途として、てんかん等の検査に限られること、などの課題があり、現時点でも十分に普及しているとは言い難い。本講演では、これらの状況を打破する可能性のある技術について紹介し、議論したい。まず、子どもの計測などにも好適な装着型脳磁計への展開を目指す、室温動作磁気センサを用いた脳磁計測システム化やその信号解析手法などの技術について説明する。さらに、新たな応用可能性として、脳磁図によるアルツハイマー病バイオマーカーに関する研究を紹介する。
Participation Method: Zoom Pre-Registration Address

109th Seminar

Date and Time: April 23 (Tue.), 2024, 13:00 – 14:30
Place: E3-306 room + Zoom (Hybrid)
Speaker: Takashi Tarumi (Chief Senior Researcher, Human Informatics and Interaction Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
Chair: Soichi Ando, Associate Professor
Title: 認知症予防に資する運動と脳の生理学研究
Abstract: 全身の司令塔として働く脳は環境変化に適応する高い可塑性を持つ。例えば運動中、脳は外界の変化に素早く反応し骨格筋と呼吸・循環系を調節する。また運動を習慣的に実践することで、適応が生じ環境変化に対する耐性の向上、さらに健康効果へ繋がる可能性がある。一方、脳は高代謝・高流量臓器として知られている。体重2%ほどの脳は全身のエネルギー約15%を消費するが、神経細胞が必要とする酸素と栄養は主に血液から供給されている。したがって脳機能は心血管機能に依存しており、高齢者における心血管疾患は認知症の発症リスクと関連することが報告されている。発表者はこれまで、運動による認知症の予防効果、さらにその生理機序を解明するために脳循環の役割について研究を進めてきた。本セミナーでは、脳機能に対する運動介入の影響、中高齢運動鍛錬者における脳の適応、脳の恒常性維持に寄与する循環機能について発表する。
Participation Method: Zoom Pre-Registration Address

108th Seminar

Date and Time: February 20 (Tue.), 2023, 15:30 – 17:00
Place: E6-237 room + Zoom (Hybrid)
Speaker: Kimiko Shimizu (Project Associate Professor, Medical Research Institute Pathological Cell Biology, Tokyo Medical and Dental University)
Chair: Atsushi Nakamura, Assistant Professor
Title: 哺乳類における高次脳機能の日周リズム制御
Abstract: 我々はしばしば、学習の時刻による記憶効率の違いを実感する。また、1日の中の時刻によって気分の浮き沈みがあるなど、哺乳類の高次脳機能と日周リズムとの連関は長い間示唆されてきた。しかし、そのメカニズムに関してはあまりわかっていない。私たちは、マウスを用いて記憶学習パフォーマンスや情動の日周リズムについて検討し、マウスでも確かに記憶効率や不安様行動に日周リズムがあることを確認した。この日周リズム制御の解明に向けて、組織レベル、分子レベルでの解析を行なった。記憶形成に必須の脳部位である海馬や、情動制御に関わる扁桃体、概日時計中枢である視交叉上核に着目し、海馬や扁桃体における日周リズム制御の分子メカニズムについて、得られた知見を紹介する。さらに、ニホンザルを用いて記憶学習パフォーマンスの日周リズム制御にもチャレンジしているので紹介したい。
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107th Seminar

Date and Time: November 28 (Tue.), 2023, 16:30 – 18:00
Place: E4-802 room + Zoom (Hybrid)
Speaker: Dr. Ganesh Gowrishankar(Senior Researcher, Interactive Digital Human group; CNRS-UM Laboratoire
d’Informatique, de Robotique et de Microelectronique de Montpellier (LIRMM))
Chair: Yoichi Miyawaki, Professor
Title: Emergence of Tool Use in Robots: A framework for tool cognition in robots
Abstract: Humans can effortlessly use objects from their environment as tools. Even a human child can, not only recognize a fallen tree branch as a potential tool to reach a fruit on the tree, but also pick it up and immediately use it. It would be amazing if robots could do this as well- immediately recognize and use objects as tools for the benefit of a task. We propose a framework to enable similar abilities in robots. We first characterized human tools to identify a special category of tools that humans are able to use immediately through a process of skill transfer from their limbs, rather than tool learning. Motivated by the tool characterization and our neuroscientific studies on human tool use and embodiment, we then developed a tool cognition framework that enables a robot to recognize a previously unseen object as a tool for a task, plan the grasp and actions with the tool considering the task motions and obstacles, before finally performing the task with the tool. Furthermore, the framework allows for flexibility in tool use, where the same tool can be adapted for different tasks, and different tools for the same task, all without any prior learning or observation of tool use. In this talk I will briefly explain our tool cognition framework and show several robot experiments with both toy and real objects as tools.
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106th Seminar

Date and Time: November 15 (Wed.), 2023, 16:30 – 18:00
Place: E4-201 room + Zoom (Hybrid)
Speaker: Atsushi Hatano (Assistant Professor, Department of Omicsc and Systems Biology, Niigata University, School of Medicine)
Chair: Daisuke Hoshino, Associate Professor
Title: 真のプロテオーム理解に向けた高出力プロテオミクス技術の開発
Abstract: 細胞においてさまざまな細胞プロセスを実際に実行している機能素子はタンパク質である。我々ヒトの細胞には約20,000の遺伝子があり、これらの遺伝子から合成されるタンパク質は修飾や切断などによりさらに多様となる。さらに、タンパク質は細胞内で動的であり、その量や活性は細胞の環境に応じて時々刻々と変化する。このような非常に多様で複雑なタンパク質の全体、すなわちプロテオームを理解するために開発されたのがプロテオミクス技術である。近年、革新的な技術の発展により、網羅性、定量精度、スループットの飛躍的な向上がもたらされ、プロテオームの理解は大きな転換期を迎えている。本セミナーでは前半に我々が近年開発したハイスループットプロテオミクス技術を中心とした新しいプロテオミクス技術について紹介する。後半では細胞内のタンパク質の多様性を理解するプロテオフォーム解析技術の開発について紹介する。
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105th Seminar

Date and Time: September 25 (Mon.), 2023, 14:40 – 16:10
Place: W10-2F-main conference room + Zoom (Hybrid)
Speaker: Ryusuke Hayashi (Senior Researcher, Human Informatics and Interaction Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
Chair: Shunji Sato Associate Professor
Title: 脳内概念表現の個人差と共通構造
Abstract: 脳から情報を読み出し、発話や四肢機能等の重度の身体的・精神的障害を抱える人の意思伝達を支援するBrain Machine Interface の研究が注目されている。なかでも、講演者らは、脳と脳の間で直接意思疎通する技術(X-Communication)の実現に向けた、新規AI 開発と数理理論の構築ならびに、その実験的検証に取り組んでいる。本講演では、主にヒトfMRIデータをベンチマークとした3つの研究を紹介する。第一に、脳活動予測モデリングによって導出された脳内概念表現の個人差を評価する手法として、位相データ解析を用いた手法を紹介する。提案する個人差の指標から統合失調症患者と健常被験者が判別できることを紹介する。第2に、個人間の脳内概念表現から共通構造を読み出し、脳と脳との間の情報通信を行う機械学習手法を紹介する。第3に、脳情報から感情を読み出す技術の実現に向けた、マルチモーダルな感情表現の比較研究を紹介する。
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104th Seminar

Date and Time: June 28 (Wed.), 2023, 15:30 – 17:00
Place: E4-802 + Zoom (Hybrid)
Speaker: Martijn Cloos (Associate Professor, Ultra High Field Facility Fellow, Centre for Advanced Imaging, The University of Queensland, Australia)
Chair: Yoichi Miyawaki Professor
Title: BOLD fMRI and beyond
Abstract: In this talk I will discuss some of my lab’s efforts to explore the temporal specificity of functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) methods, including Blood Oxygen Level Dependent (BOLD) fMRI, Diffusion fMRI (DfMRI), and Direct Imaging of Neuronal Activity (DIANA). The first part will focus on gradient echo BOLD fMRI. BOLD fMRI signals reflect hemodynamic changes in response to neuronal activity. The spatial and temporal specificity of BOLD fMRI is therefore, in part, shaped by the vascular system. The spatial specificity of BOLD fMRI has been studied extensi vely using high resolution fMRI, but the temporal dynamics at high temporal frequencies are less well explored. Therefore, we investigated high frequency stimulus driven BOLD signals in two functionally and vascularly distinct cortical areas (somatosensory (S1) and motor (M1)). The second part will focus on DfMRI. DfMRI aims to create fMRI signals that reflect neuronal activity more directly. However, the DfMRI sequence has many similarities with the spin-echo
BOLD. Indeed, many attempts at DfMRI revealed BOLD like functional signals. We endeavoured to minimize BOLD contaminations in DfMRI to reveal distinct DfMRI signal components. In the final part of this talk will discuss our initial experiences with DIANA in human subjects and even more recently in rats and human brain organoids.
Participation Method: Zoom Pre-Registration Address

103rd Seminar

Date and Time: June 27 (Tue.), 2023, 16:15 – 17:45
Place: E3-306 (Hybrid)
Speaker: Akihiko Murai (Team Leader, Human Augmentation Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)
Chair: Hidetaka Okada Professor
Title: ヒトの可能性を拡げる人間拡張技術
Abstract: 人間拡張技術は、パフォーマンスの向上や怪我の予防といったヒトの感覚・運動能力の拡張を目指しています。この技術には、マルチモーダルな計測技術、ヒトのモデリングと解析、リアルタイム介入という要素が含まれています。マルチモーダルな計測技術では、センサやデバイスを使用してヒトの動きや身体の状態を測ります。ヒトのモデリングと解析では、計測したデータにデジタルヒューマン技術を適用し解析することで、ヒトの状態を理解します。そして、リアルタイム介入では、ロボティクス技術を適用した環境の制御などによりヒトの行動に介入することで、パフォーマンス向上や怪我のリスク軽減を実現します。本講演では、具体的なプロジェクトや研究事例を通じてこれらの要素について説明し、人間拡張技術が目指すヒトの可能性の拡張について議論します。

102nd Seminar

Date and Time: March 22 (Wed.), 2023, 15:00 – 16:30
Place: E3-301
Speaker: Toru Ishihara (Assistant Professor, Graduate School of Human Development and Environment Department of Human Development, Kobe University)
Chair: Soichi Ando Associate Professor
Title: 身体活動と認知機能:マルチモーダル脳画像指標を用いた検討
Abstract: 高度な経済成長に伴い、身体的に不活動なライフスタイルが蔓延している。身体不活動は体力の低下や体重の増加をもたらし、心血管疾患、二型糖尿病などの疾病リスクを増加させることは周知の事実であろう。過去20年の研究から、身体不活動や低体力、肥満が記憶機能や実行機能を中心とした認知機能を低下させることが示されてきた。最近では、ヒトの社会性の基盤となる社会的認知機能の低下とも関わることを示唆する報告も増えている。一方、身体活動と認知機能の関係を媒介する脳の構造・機能については未だ不明な点が多く残されている。本セミナーでは、課題誘発性の脳神経活動、大脳皮質構造(皮質厚、髄鞘密度、神経突起密度・方向散乱)、構造的・機能的領域間結合、2者間の脳活動同期など、マルチモーダルな脳画像指標を用い、身体活動と脳の関係を調べた研究成果を紹介する。