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。 |
| Participation Method： | Zoom Pre-Registration Address |
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。 |
101st Seminar
| Date and Time: | March 6 (Mon.), 2023, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | E3-301 |
| Speaker: | Prof. Nguyen Linh Trung (Advanced Institute of Engineering and Technology (AVITECH), University of Engineering and Technology, Vietnam National University, Hanoi (VNU) Director of AVITECH) |
| Chair: | Guanghao Sun Associate Professor |
| Title: | Signal and information processing methods for neural and biomedical studies |
| Abstract： | Recent advances in signal processing and machine-learning have led to opportunities and challenges in neural and biomedical applications. In this talk, we will present several research studies in the area of signal and information processing at the Advanced Institute of Engineering and Technology of Vietnam National University, Hanoi, targeting four applications: epilepsy, cognitive conflict, Alzheimer’s disease, and liver cancer. The first study develops a relevant tensor decomposition method for EEG-based spike detection in epilepsy. The second study selects special computer-vision methods for EEG-based peak detection in cognitive conflict processing. The third study applies machine-learning methods for PET-based feature extraction and data-driven brain atlas construction in classification of Alzheimer’s disease, and for MRI-based feature extraction in prediction of pathways between multivariate brain areas and multivariate disease/behavior outcomes. The final study also applies various machine-learning methods for CT-based data-compression and dose-reduction scan in liver cancer intervention. |
100th Seminar
| Date and Time: | January 18 (Wed.), 2023, 14:40 – 16:10 |
|---|---|
| Place: | E3-306 |
| Speaker: | Yoshitaka Fukada (Emeritus Professor, Graduate School of Science Department of Biological Sciences, The University of Tokyo) |
| Chair: | Atsushi Nakamura Assistant Professor |
| Title: | 約24時間周期で振動する体内時計の分子的な仕組み |
| Abstract： | 地球上の一日周期のダイナミックな環境変化に適応し、多くの生物は体内時計を獲得した。体内時計に支配される概ね一日（24±３時間）周期の生理現象は概日リズムと呼ばれる。概日時計は安定な約24時間周期のリズムを安定に刻む「頑強性」を示す一方、明暗周期など様々な外界シグナルに同調できるという「柔軟性」を持つ。これらの特性に加え、概日時計の周期は環境温度が変化しても大きく変化しないという独特の特性、すなわち「温度補償性」を持つ。約24時間の周期性は、いわゆる時計遺伝子（多くは転写調節因子）による転写と翻訳の負のフィードバック制御から成り立っていると考えられている。ほぼ全ての化学反応は、温度が10度上がると反応速度は2-3倍になり、転写や翻訳などの反応も例外ではない。概日リズムを温度補償するためには、温度変化に応じて転写・翻訳フィードバックループの振動速度を調整することが必要と思われるが、その実体は不明である。本講演においては、これら概日時計のいくつかの特性を支える分子メカニズムについて、私どもの研究成果を中心にご紹介したい。 |
99th Seminar
| Date and Time: | December 13 (Tue.), 2022, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | E3-306 + Online streaming |
| Speaker: | Yasuharu Koike (Professor, Institute of Innovative Research, Tokyo Institute of Technology) |
| Chair: | Shunta Togo Associate Professor |
| Title: | 筋骨格系モデルを用いた腕の運動制御 |
| Abstract： | 計算論的神経科学をもとにして、身体動作を生成する脳の働きの解明と工学的な応用に関する研究をおこなっているが、まだ、脳がどのように身体を制御しているかは解明されていない問題である。脳にとっては自分の身体であっても、筋肉への運動指令とその結果としての腕の状態を視覚や体性感覚などにより獲得しているだけであり、外部の装置を操作していることと違いはない。 筋電図を入力とした筋骨格系モデルについて説明し、筋電図からの力や運動の推定手法について説明する。また、筋骨格系モデルを通して、脳と外界をどのように接続するのかを概説し、筋電信号を用いて機械やコンピュータを制御するヒューマンマシンインタフェースの開発や、腕の運動制御について、義手などの制御を例に紹介する。 |
98th Seminar
| Date and Time: | October 28 (Fri.), 2022, 13:00 – 15:00 |
|---|---|
| Place: | E3-301 + Online streaming |
| Speaker: | Daisuke Ichimura (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) |
| Chair: | Tadashi Yamazaki Associate Professor |
| Title: | リハビリテーション：医療現場で, 計算機内で, そしてこれから |
| Abstract： | リハビリテーションは多くの研究分野の応用先として、頻繁に目にします。まさに学際的な研究が行われており、特に超高齢社会である本邦では、その重要性は疑いようがありません。このように、大きく変革を遂げようとしている/遂げなければならないリハビリテーションに関して、３つのトピックをご紹介します。(1) 実際の医療現場でのリハビリテーションを動画を交えながらお伝えします。多様な疾患に応じた介入方法の検討過程とその後の変化、そして属人的な知識体系に依存してしまっている現場の苦悩をご説明します。(2)我々が研究している神経筋骨格モデルによる病理歩行シミュレーションをご紹介します。それぞれ異なる病理歩行をどのようにして、計算機上で構築しているのか、さらには今後の発展性も踏まえてお伝えします。(3)多様になってきたリハビリテーションを最近の支援機器を踏まえてご紹介します。簡便で優れた支援機器が開発されている一方で、実際の現場でのアナログ機器の重要性、またSNSの活用によるひらかれてきたリハビリテーションをご説明します。3つのトピックを踏まえて、ヘルスケア産業を含めた次世代のリハビリテーションを議論できたら幸いです。 |
97th Seminar
| Date and Time: | August 30 (Tue.), 2022, 13:00 – 15:00 |
|---|---|
| Place: | E3-301 + Online streaming |
| Speaker: | Ryosuke Tsumura (Researcher, Health and Medical Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) |
| Chair: | Koizumi Norihiro Associate Professor |
| Title: | ユニバーサルメディカルアクセスの実現に向けた治療・診断の自動化・機能化・簡便化 |
| Abstract： | 今後日本を含む先進国では，国民人口における高齢者割合の増加と現役世代の減少・地域偏在化が想定され，労働力に制約が出てくる中で，どのように医療サービスを持続的に地域間格差なく提供するかが課題となります．2040年には1.5人の現役世代が1人の高齢世代を支えるようになると推定されており，さらに公的医療費の逼迫がすでに問題となっていることから，現状の医療サービスの質を維持していくことは困難になることが危惧されています．そこで産業技術総合研究所医療機器グループでは，医療・介護者のスキルの多寡にかかわらず，誰もが不安無く質の高い医療・介護を提供できる，また，住む場所に関わらず，災害・緊急時でも，必要十分な医療・介護にアクセスできる，さらには誰もが役割を担うことができるなどの，究極の医療アクセシビリティ「ユニバーサルメディカルアクセス」の実現に向け，IoT・ICT・ロボット技術を駆使した医療機器の研究開発を進めています。本講演では，穿刺治療や超音波画像診断などの施術や検査の自動化・機能化・簡便化を目指した支援技術を紹介します。 |
96th Seminar
| Date and Time: | August 19 (Fri.), 2022, 13:30 – 15:00 |
|---|---|
| Place: | Online (Zoom) |
| Speaker: | Yuki Moriya (Addictive Substance Project, Department of Psychiatry & Behavioral Sciences, Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science) |
| Chair: | MAKI Shojiro Professor |
| Title: | 動物の行動から何が分かるのか～精神疾患のメカニズムを解明するための行動科学的解析方法～ |
| Abstract： | 実験心理学的な手法を用いて動物の行動に対する薬物効果を調べる行動薬理学は、神経科学の進歩と共に作用機序の解明の一助としての役割を果たしてきた。行動実験で最も重要なのが肉眼による行動観察であり、この観察結果に基づき薬理効果の大まかな仮説を立て、投与量や解析方法が選定される。動物の行動実験をどのようにすればヒトに外挿できるかについて、行動薬理学的には確たるアルゴリズムは存在しない。しかし、動物実験と臨床知見が相互にヒントを提供し合うことが有意義であると考える。
薬物依存研究の領域において行動薬理学的手法は多くの進歩を遂げてきた(Koob and Le Moal 2001) 神経科学の進歩と共に、作用機序解明の一助として行動薬理学の役割は大きい。薬の効果ばかりではなく、安全性や毒性試験でも行動実験は重要である。しかし、これまで行動実験は女性（雌性）の性周期により研究結果の解釈が複雑になるという理由で、ほとんどが男性（雄性）を対象に行われてきた。臨床データでは精神疾患の発症率、症状や治療効果には性差があるにもかかわらず、雄性のみを対象としたこれまでの研究デザインでは限界がある。私たちは、性差の観点から既存の依存性薬物がどの様なメカニズムで依存を引き起こしたり、有用な効果を発揮するのかを動物行動レベルで研究し、（１）ストレスに起因する物質依存の予防法や治療法の改善、（２）早期からの適切なうつ病の薬物治療、（３）テーラーメイド疼痛治療を目指している。 |