27th
| Date and Time: | Jul 17 (Fri.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Room #802, Building E-4, UEC |
| Speaker: | Dr. Tatsuhiro Tajima (Postdoc. Researcher, Lab of Cognitive Computational Neuroscience, University of Geneva, Switzerland) |
| Chair: | Assoc. Prof. Yoichi Miyawaki |
| Title: | Untangling complex brain dynamics |
| Abstract: | The brain is a complex dynamical system. While a variety of innovative large-scale recording technologies are yielding a plethora of biological data at unprecedented spatiotemporal resolution, it may sometimes seem hopeless to derive a reduced, intuitive model from the nonlinear, heterogeneous and high-dimensional dynamics of a large neural population. However, extracting simple structures that govern complex neurophysiological phenomena is still possible by focusing on their deterministic aspects—constraints on the neural signals in the temporal domain. I will present two studies where theoretically-motivated analyses of intrinsic brain dynamics shed light on the underlying neural processing mechanisms. First, using a nonlinear mapping from neural state to stimulus space, we find flexibly-modulated attractor dynamics during task-switching in monkey visual cortex. This is in contrast to a prevailing view that dynamics outside of sensory cortices solely account for the flexible sensory-action association. The temporal evolution of neural modulation is not explained by static gain-control mechanisms, suggesting an involvement of sensory cortex in recurrent dynamics that underlies the flexible perceptual abilities. Next, I introduce a more generic method based on dynamical systems theory, which is capable of analyzing large-scale and heterogeneous neural interaction. Applying this method to whole-brain electrocardiography data from behaving monkey reveals a universal relationship between dynamical complexity and area-to-area interaction, which dissociates conscious from unconscious brain states. Remarkably, the method captures state-dependent structures of cross-area interaction that can be missed by conventional correlation-based analysis. These results underscore the importance of intrinsic dynamics in understanding complex neuronal systems. |
26th
| Date and Time: | Jun. 26 (Fri.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Motoyuki Akamatsu (Prime Senior Researcher, Automotive Human Factors Research Center, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)) |
| Chair: | Prof. Makoto Shimojo |
| Title: | Expectation to neuroscience from the view point of automotive driving study |
| Abstract: | 最近は自動運転技術が話題になっている。電子情報技術によって自動運転や運転支援などの機能を実現することが可能になったが、どのような自動車と人間の関わりを実現するかを定めないと、これらの自動車技術をどのような方向に進めていくかは決められない。そのためには、自動車運転の本質を見極める必要がある。 車載情報機器や自動運転・運転支援システムとのヒューマンインタラクションは、人間の高次機能が大きく関わると考えられることから、脳科学の知見に期待が持たれている。この数十年の間に脳科学は大きく進展したが、これは研究者が様々な工夫をして精緻に条件を統制した刺激—反応系を構築してきたゆえの成果であるといえる。この一方で、自動車運転の環境はほぼ開放系であり、その環境は時々刻々変化している。したがって、自動車運転をある決められたタスクを遂行するための受動的な刺激—反応系の情報処理プロセスであるとみなしてしまうと、その本質を見失いかねない。自動車運転は、未知なる環境への能動的な関わりであって、おそらくそれは脳の様々な機能を統合した総体として実現していると思われる。開放系であるにしても、他の交通参加者との接触をさけながら道路を進行させるという制約があることから、研究対象として扱えるものであり、積極的に環境と関わって環境と自己の能力を拡大してく能動的な脳機能の理解のための良い題材である。本講演では、自動車運転をどのようにとらえるべきか、またそのためにはどのような脳研究の課題があるのかを議論したい。 |
25th
| Date and Time: | May 28 (Thu.), 2015, 16:30 – 18:00 |
|---|---|
| Place: | Room #802, Building E-4, UEC |
| Speaker: | Dr. Kaoru Sakatani (Prof., College of Engineering Worldwide Research Center for Advanced Engineering & Technology (NEWCAT), School of Medicine, Nihon University) |
| Chair: | Prof. Yukio Yamada |
| Title: | Clinical applications of near-infrared spectroscopy (NIRS): present statuses and future prospects |
| Abstract: | NIRSは近赤外光を用いて、脳血流や脳機能を非侵襲的に計測する技術である。NIRSは新生児から高齢者まで測定でき、MRIなどと比較して安価である。このような特徴を生かして、NIRSは小児科、麻酔科、脳神経外科、精神科など幅広い分野で応用されている。特にマルチチャンネルNIRS（光トポグラフィー）は、2014年の診療報酬改定において保険診療が認可された。NIRSはこのような医療機器として開発が進む一方、小型で簡便に使用できるNIRSも開発されている。将来的には一般のユーザも脳機能を手軽に計測する時代が来るかもしれない。本セミナーでは、NIRSの原理とともに臨床応用の現状と未来について解説する。 |
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24th
| Date and Time: | Apr. 28 (Tue.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Katsuya Yamada (Assoc. Prof., Hirosaki University Graduate School of Medicine) |
| Chair: | Prof. Takayoshi Kobayashi |
| Title: | Development of cancer diagnosis using a fluorescent derivative of L-glucosamine, fLG |
| Abstract: | ブドウ糖(グルコース)にはD型とL型があり、生物はこのうちD型のみをエネルギー源として選択的に利用するが、その細胞内への取り込み機構には不明の点が多い。近年、生きた細胞のグルコース取り込みを可視化する目的で、蛍光D-グルコース誘導体2-NBDGが広く使用されている(Yamada et al., Nature Protocols 2007)。我々は、2-NBDGの立体選択的な取り込みを正確に知る目的で、そのL型鏡像異性体2-NBDLGを開発したところ、悪性のがん細胞が選択的に取り込み蛍光を発した。そこで2-NBDLG等の蛍光L-グルコース誘導体fLGを用いてがんを診断する技術をJST等の支援を受け開発している。 |
23rd
| Date and Time: | Apr. 24 (Fri.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Yoshiki Kasimori (Prof., Department of Engineering Science, UEC) |
| Chair: | Prof. Haruki Niwa |
| Title: | Mechanism of hierarchical processing of sensory information |
| Abstract: | 視覚、聴覚などの感覚情報は、受容器から中間的な処理段階を経て、高次領域でその認識に至る。受容器でとらえられた膨大な情報は、認識や行動に適した形で、脳の各部位で階層的に表現される。様々な感覚において脳がどのように感覚情報を表現しているかは、まだ不明な点が多い。特に、実験的には脳の各部位で時空間的な活動が多く観測されるが、それがどのような情報を表しているかはよくわかっていない。また、階層間のフィードフォワード情報と同時にフィードバックも認識に重要な役割を持つ。本講演では、神経ネットワークの動的側面と階層間の関係性に注目し、モデリングの立場から、視覚、聴覚、嗅覚の情報の階層的処理について解説する。 |
22th
| Date and Time: | Apr. 10 (Fri.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Harumi Hotta (Vice Director, Autonomic Neuroscience, Tokyo Metropolitan Institute of Gerontology) |
| Chair: | Assoc. Prof. Kazuto Masamoto |
| Title: | Mechanism of brain functions supported by body stimulations |
| Abstract: | 皮膚・筋・関節への刺激は、そこに分布する体性感覚受容器を働かせ、感覚を引き起こすだけでなく、脳の機能に広く影響を与える。たとえば、体性感覚刺激は認知症患者の認知機能の改善や脳梗塞後の運動障害の改善に寄与することが示唆されている。しかし、その基礎的なメカニズムはよくわかっていない。そこで我々は、この問題と関連した神経生理学的メカニズムを明らかにする目的で、ラットを用いて皮膚刺激が脳の血流や神経成長因子に及ぼす影響とそのメカニズムを調べた。 Hotta et al. (2014) Non-noxious skin stimulation activates the nucleus basalis of Meynert and promotes NGF secretion in the parietal cortex via nicotinic ACh receptors. J Physiol Sci 64:253-260. |
21th
| Date and Time: | Feb. 23 (Mon.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #301, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Kenji Kansaku (Chief, Systems Neuroscience Section, Research Institute, National Rehabilitation Center for Persons with Disabilities) |
| Chair: | Prof. Hiroshi Yokoi |
| Title: | Toward the medical and welfare applications of brain-machine interface (BMI) |
| Abstract: | 脳波を用いた非侵襲ブレイン－マシン・インターフェイス（BMI）技術を研究開発している。これまで、特定の視覚刺激を注視した際に生じる脳信号を利用して、家電の操作やコミュニケーションさらには運動の補助を可能とするシステムを開発した。このシステムに用いる視覚刺激の強調表示の手法として、輝度変化に加えて色変化（緑/青）を用いることで、正答率や使用感を有意に向上させることに成功した。さらに、着脱容易で長時間使用可能な脳波電極等を含め内製のシステムを開発し、これらを用いて実証評価を進めた。こうした研究開発を行っていくことで、麻痺を伴う患者・障害者の活動領域拡張へと貢献することが期待できる。 |
20th
| Date and Time: | Feb. 16 (Mon.), 2015, 16:00 – 17:00 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Gregory T. Clement (Assoc. Prof., Lerner College of Medicine, Case Western University, USA, and Specially Appointed Prof., Center for Industrial and Governmental Relations, UEC) |
| Chair: | Prof. Tomoo Kamakura |
| Title: | Sound Medicine: Some contemporary and prospective uses of acoustics in medicine |
| Abstract: | Since the inception of medical diagnosis over two thousand years ago, acoustics has played a central role. Even today, however, the full potential of active acoustics and ultrasound in particular remains largely impeded by the strong mismatch in material properties between air, bone, and soft tissues. Likewise, high intensity focused ultrasound (HIFU) used as a therapeutic tool has, until recently, been inhibited by the same barriers. Work of our lab has concentrated on surmounting these mismatches with the goal of providing diagnostic and therapeutic methods through bone and, in the case of imaging, even though air interfaces. This talk will survey the techniques and technologies we are utilizing to achieve this penetration. This includes the design and development of high-power transducers, new propagation and inversion techniques, and the use of model-based aberration correction. The specific applications of transcranial brain therapy, brain imaging, and non-contact medical imaging will be highlighted. Finally, near-field and long-wavelength techniques that open the possibility for medical diagnostics over wider range of the acoustic spectrum will be discussed. |
19th
| Date and Time: | Jan. 30 (Fri.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Shinya Matsuda (Assoc. Prof., Department of Engineering Science, UEC) |
| Chair: | Prof. Yutaka Kano |
| Title: | Study of molecular mechanism of plasticity of synapse and development of its control method |
| Abstract: | 我々の脳は千数百億個の神経細胞からなる複雑な構造体である。１つの神経細胞は他の神経細胞に連絡してシナプスを作っており、このシナプスで神経細胞間の情報伝達が行われている。シナプスにおける情報伝達の効率は神経活動に依存して増減することが知られている。この現象はシナプス可塑性と呼ばれ、記憶・学習の細胞レベルの基盤ではないかと考えられている。シナプス可塑性の代表的なものとして長期増強（LTP）と長期抑圧（LTD）がよく知られているが、これらのシナプス可塑性の分子実態はAMPA型グルタミン酸受容体の細胞表面の数の増減であることが明らかにされて来た。本セミナーではどのようなメカニズムでAMPA受容体の数の増減が起きるのか、そしてその制御法の開発について最新の研究結果を紹介したい。 |
18th
| Date and Time: | Dec. 19 (Fri.), 2014, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Yoshikazu Seki (Senior Researcher, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)) |
| Chair: | Prof. Yutaka Sakaguchi |
| Title: | Visually handicapped and sound |
| Abstract: | 視覚障害者にとって音は重要な情報源である。本講では、聴覚による空間認知のメカニズム、視覚障害者のための音サイン、音響信号機、及び歩行補助装置の４つについて説明する。 |