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)
。初期の行動薬理学では試行錯誤を繰り返しながら、薬物が行動に及ぼす効果についての知見が積み重ねられてきた。北米では1960
年代に麻薬や幻覚剤の乱用が広がり、この問題に対処すべく膨大な予算を組み、動物による薬物の自己投与という新たな研究領域が生み出された。Headleeら
(1955)が最初に薬物の自己投与法をラットで確立し、Weeks(1962) やThompsonとSchuster(1964)
もマウスやサルを用いて静脈内自己投与法による実験結果を報告している。これまでの行動薬理実験の結果からヒトに乱用を引き起こす多くの薬物において、動物の場合でも自己投与が生じ、ヒトに乱用が生じなかった薬物には動物による自己投与も観察できなかった。近年では自己投与法に加えて様々な手法(条件付け場所嗜好性試験、脳内微小透析法、オープンフィールド試験、自発運動量測定)により薬物依存の研究が進められている。

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。

95th Seminar

Date and Time: July 27 (Wed.), 2022, 15:00 – 16:30
Place: E3-301 + Online streaming
Speaker: Satoshi Seino (Tokyo Metropolitan Geriatric Hospital and Institute of Gerontology)
Chair: OHKAWARA Kazunori Professor
Title: 高齢者のフレイル予防に関する疫学研究とその普及・実装に向けた取り組み
Abstract: 高齢期では、フレイルが中長期的な自立喪失の有意なリスク因子であるのに対し、メタボリックシンドロームと自立喪失との有意な関連はみられにくくなります。したがって、特に高齢後期では、健康づくり戦略をメタボ予防からフレイル予防へと徐々にシフトさせる必要があります。当研究チームでは、高齢者のフレイル対策に資するべく、東京都内や埼玉県、群馬県、兵庫県等を研究フィールドとした様々な疫学研究(健診や郵送調査、介入研究)を実施してきました。本セミナーでは、フレイル予防に関する一連の観察研究→介入研究→地域介入研究の結果や、これらの成果を地域で普及・展開する取り組みについてご紹介したいと思います。

94th Seminar

Date and Time: July 15 (Wed.), 2022, 13:30 – 15:00
Place: E3-301 + (Online streaming)
Speaker: Masako Tamaki (RIKEN Hakubi Team Leader, CPR, CBS, RIKEN)
Chair: MIYAWAKI Yoichi Professor
Title: 視覚学習に睡眠はどのような役割を果たすのか
Abstract 視覚学習において睡眠が重要な役割を果たすことが示唆されている。睡眠に伴う視覚学習の向上には、技能のオフラインゲイン(飛躍的な向上)と固定化(干渉に対する頑健さ)という二つの側面がある。発表者らは、これらの2側面における、ノンレム睡眠およびレム睡眠中の脳の可塑性の役割を検討した。ヒトの睡眠中の視覚野における可塑性を非侵襲的に調べるため、MRスペクトロスコピーと睡眠ポリグラフの同時計測を実施した。各睡眠ステージにおけるグルタミン酸とγアミノ酪酸の濃度を計測し、これらの比をとり、脳の興奮抑制(EI)バランス(視覚野の可塑性と相関する)を求めた。視覚野におけるEIバランスは、ノンレム睡眠中に増加し、レム睡眠中に低下した。ノンレム睡眠時のEIバランスはオフラインゲインと相関し、レム睡眠時のEIバランスは固定化の程度と相関した。ノンレム睡眠とレム睡眠は、相反する神経化学的プロセスに基づき、視覚学習において相補的な役割を果たす可能性がある。

93rd Seminar

Date and Time: September 28 (Tue.), 2021, 9:10 –
Place: B-202 + Zoom (Hybrid)
The first speakers: 北田昇雄,野中雄大,田渕絢香,須貸拓馬,田中嘉法
The first chair: 佐藤 俊治 准教授
The first title: ・生物発光を利用したイメージング技術の開発(北田昇雄)
・減量が糖代謝機能に及ぼす影響(野中雄大)
・運動による細胞内カルシウム濃度時空間変化と筋損傷の関係(田渕絢香)
・マウス大脳皮質におけるミクログリアの長期観察と低酸素暴露への適応(須貸拓馬)
・乳酸が筋パフォーマンスの低下を抑制する機序の解明(田中嘉法)
The second speaker: 中根 大介 准教授 (情報理工学研究科 基盤理工学専攻)
The second chiar: 小池 卓二 教授
The second title: こいつ…動くぞ! ~ねじる・ひっぱる・はうバクテリア~
参加: 参加費無料,下記のGoogle Formから申込みをお願い致します。
第93回CNBEセミナー申し込みフォーム

CNBE若手交流会概要

CNBE若手交流会プログラム

問合せ 田中 嘉法
Tel: 042-443-5586
E-mail: tanaka@ecc.pc.uec.ac.jp

92nd Seminar

Date and Time: July 27 (Tue.), 2021, 11:00 – 12:00
Place: Online (Zoom)
Speaker: Assoc. Prof. Daisuke HOSHINO (Graduate School of Informatics and Engineering, Department of Engineering Science)
Chair: Prof. Kazuto MASAMOTO (Graduate School of Informatics and Engineering, Department of Mechanical and Intelligent Systems Engineering)
Title: 筋収縮後の細胞応答を理解するー運動システム生物学研究を目指してー
Abstract: 運動を定期的に繰り返すと,骨格筋が大きくなったり,持久力が増加し疲れにくくなったりする.このような骨格筋の適応は,運動後の一過的な細胞応答の繰り返しにより,引き起こされると考えられている.よって,運動後の一過的な細胞応答を調べることは,運動適応を解明する上で重要である.筋収縮後の細胞応答の理解を目指し,実施した2つの研究を報告する.1つめは,多階層にまたがるオミクス解析 (生物情報の網羅解析)である.C2C12筋管細胞に電気刺激による収縮をおこなった後,代謝物および遺伝子発現のオミクス解析 (メタボローム,トランスクリプトーム)を実施した.オミクス階層をつなぐ解析により,多階層にまたがる筋収縮による代謝ネットワークを構築した.この多階層の代謝ネットワークの妥当性について実験的に検証したところ,活性酸素種を介したシグナル伝達が,代謝経路の活性化のメカニズムの一つであることが明らかとされた.2つめは,少数の分子に着目した数理モデルの構築とシミュレーションである.具体的には,筋収縮後のシグナル分子の活性化の数理モデルの構築と運動による乳酸産生量の算出(とシグナル分子の活性化との関係)である.以上のようなシステム生物学的なアプローチを含んだ研究が,筋収縮後の細胞応答を真に理解することにつながるのではと考え,研究に取り組んでいる.

 

91sh Seminar

Date and Time: April 26 (Mon.), 2021, 13:10 – 15:00
Place: Online (Zoom)
Speaker: Prof. Hiroshi YOKOI (Graduate School of Informatics and Engineering, Department of Mechanical and Intelligent Systems Engineering)
Chair: Prof. Hiroshi YOKOI
Title: Cyborg Technology – Towards the Robotic Rehabilitation System for Motor Function Recovery —
Abstract: One of the major application fields of robotics is the field of services that support life and life, such as medical care, long-term care, and welfare, and plays an important social contribution to provide safety and security. With the development of robot technology in recent years, artificial objects that were conventionally static, subordinate, and single-function machines are changing to dynamic, autonomous, and multifunctional machines, so the range to be considered has expanded. It is going on. In particular, the field of mechanical systems that replaces human physical functions is being positioned at the boundary with the fields of neuroscience and medical welfare. In this field, robots are placed in close contact with or attached to humans, making it possible to operate the robot intuitively, and in addition, a relationship in which a robot failure is felt as pain or fatigue, that is, interaction. There is an big scientific interest of this mutual relationship amang man and machine in this cyborg technology.
Our research group is developing research on the relationship between robot systems with learning functions and human adaptive functions, using myoelectric prosthetic hands as an example, and we will give an overview in this presentation. The myoelectric prosthetic hand developed in our laboratory learns the complex myoelectric signals of each user by mechanical learning calculation using a computer, and drives the robot as a finger movement that intuitively matches the activity of the individual’s forearm muscles. This system is also called cyborg research, and was registered as a part for completing prosthetics by the Ministry of Health, Labor and Welfare as a myoelectric prosthetic hand system with a learning function in early 2018. We are in the process of developing a lightweight myoelectric prosthetic hand. In addition, since artificial limbs need to deal with various types of amputation, chipping, or transection situations, not only the development of machines and control systems in engineering, but also the wearing method in cooperation with hospitals and medical schools. At the same time, we are also developing materials and forms for sensors and sensors, and we will also describe these efforts.

 

90th Seminar

Date and Time: March 8 (Mon.), 2021, 13:00 – 14:30
Place: Online (Zoom)
Speaker: Shigehiko OGOH (Professor, Faculty of Science and Engineering, Toyo University. Visiting Professor, University of South Wales)
Chair: Assoc. Prof. Soichi ANDO
Title: Cerebral blood flow and its regulation during exercise
Abstract: 運動に対する脳血管反応は、脳の自己調節機能と動脈血の二酸化炭素分圧によって強く調節される。脳の血管応答は、他の末梢血管系とは異なり、血管床は小さく血圧調節機能としての役割を持たない。また他の臓器とは対照的に、方法論的な問題から、脳血流量(CBF)は比較的一定のままであり、運動など様々な生理条件においてほとんど影響を受けないと考えられてきた。しかし、最近の研究では、脳の神経活動やその代謝が運動中のCBFを変化させることを報告している。例えば、漸増負荷運動中のCBFは、最大酸素摂取量の約60%の運動強度までCBFは上昇させることが明らかとなっている。一方、運動強度がさらに高まるとCBFは低下し、激しい運動では脳の代謝の増加にもかかわらず、CBFが逆の反応を示す。つまり、運動中必ずしも脳の代謝が脳血流を決定する主要因になってないことが推察され、運動におけるCBF応答のメカ二ズムはいまだ議論の余地がある。本セミナーでは、CBFの評価に関連する方法論や運動中のCBFの調節のメカニズムに関する知見を紹介し、CBFの調節機能に関する疑問点を提示する。

 

89th Seminar

Date and Time: February  24 (Wed.), 2021, 14:40 – 16:10
Place: Online (Zoom)
Speaker: Tatsuhiko HARADA (Professor, International University of Health and Welfare)
Chair: Prof. Takuji KOIKE
Title: The mechanisms of hearing from a perspective of biological evolution
Abstract: 聴覚についてはじめて学ぶとき、音の情報を神経に伝えるだけのしくみがどうしてこれほど複雑な構造となっているのだろうとだれもが感じると思います。すべての生物はひとつの細胞から進化を経た結果現在に至っており、その過程は今も母体の中で出生するまでに繰り返されています。したがって聴覚の仕組みをよく理解するには、聴覚器がどのように進化して今に至っているのかを知ることは不可欠であり、同時に進化という名のイノベーションがいかにして生じてきたのかを知ることは、工学を学び研究されている人たちにとってヒントになることが少なからずあると思います。
今回の講義では、脊椎動物における聴覚系の進化を主に扱います。はじめての脊椎動物となった魚類において平衡覚をつかさどる前庭器を用いて水中音響の聴取が可能になったこと、生物の陸上化に伴い出現した両生・爬虫類において中耳構造が出現したこと、鳥類においてこれがさらに発展しより高度な機能を持つようになったこと、他方で哺乳類において顎構造の変化から異なる中耳構造と特有の聴覚器官である蝸牛を持つに至ったことなどを中心とした進化の過程を解説して参ります。それらの途中でなにが得られ、何が失われたのか、何に促されて進化は起きたのか、そしてそれぞれの生物はどのような方略をとった結果進化につながっていったのか、これらについても一緒に考えてゆきたいと思います。