48th

In cooperation with Industry-UCB-UEC Workshop 2017 (IUUWS 2017)

Date and Time: Mar. 27 (Mon.), 2017, 14:30-15:30
Place: Meeting room #301, Building E-3, UEC
Speakers: Dr. Gerard Marriott (University of California, Berkeley, Professor)Dr. Shojiro Maki (Assist. Prof., Department of Engineering Science, UEC)
Title: [Dr. Gerard Marriott] Engineering platelets and optical probes for applications in translational medicine[Dr. Shojiro Maki] Chemistry of firefly bioluminescence
Abstract: [Dr. Gerard Marriott: Abstract] I will introduce recent work from my laboratory in two emerging areas of bioengineering. In the first part of my talk, I will discuss our approach to repurposing human platelets as living vehicles for in vivo imaging and targeted delivery of cytotoxins and immuno-therapeutics to cancer cells. In particular, I will elaborate on the chemistry detailed in Dai et al. to repurpose human platelets as tumour-targeted vehicles that involve mild surface modification of platelet membrane proteins using Traut’s reagent, and the subsequent coupling of platelets to maleimide conjugates of antibodies and other tumour targeting proteins directed against tumour biomarkers. Engineered platelets and nanoplatelets bind to tumours in the brains of mouse models of human cancer. I will also show how tumour-targeted platelets loaded with NIR-fluorophores, nanoparticles and MRI contrast agents can generate high contrast images of early-stage tumours in the brains of living mice. In the second part of my talk, I will introduce new classes of optical switch probes and optoresponsive biomaterials that have applications in high-contrast imaging and optical control of target proteins in the microenvironments of tumour cells.
[Dr. Shojiro Maki: Abstract] Firefly bioluminescence is produced by chemical reactions (luciferin-luciferase reaction) in the bodies of insects. Firefly bioluminescence finds many applications including in research in the life sciences, reporter assays, bioluminescence in vivo imaging. Research on oncology and regenerative medicine requires NIR (near infrared ray) probes. Although Amino luciferin (ca. 610 nm) and Tripluc® (ca. 630 nm) are commercially available, they do not cover the optical window region of 650-1000 nm: NIR. In an innovative approach, we synthesized AkaLumine® and TokeOni® having lmax675nm by analyzing data on structure and activity relationships. Whereas AkaLumine is the only commercially available luminescence probe with an optical window region, it has low water solubility (0.2 mg/ml). So the AkaLumine requires improvement. To resolve the problem of water solubility we succeeded in synthesizing next generation in vivobioluminescence probe “TokeOni” with improved water solubility of 100 to 200 folds compared with AkaLumine. Furthermore, we observed a 10 fold higher luminescence than the AkaLumine during vivo imaging on mice. Although “TokeOni” is an excellent material, it has strong acidity (pH = 2), that causes problems in some animal experiment research. So we synthesized a new material “SeMpai” that has NIR activity under neutral buffer conditions. “SeMpai” will put on the international market soon.

47th

Date and Time: Mar. 9 (Thu.), 2017, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Gentaro Taga (Professor, Developmental Brain Science Laboratory, Department of Physical and Health Education, Graduate School of Education, The University of Tokyo)
Chair: Prof. Yukio Yamada
Title: Study of brain development using hPod (hemoglobin Phase of oxygenation and deoxygenation) in fNIRS (functional near-infrared spectroscopy)
Abstract: 脳組織中の酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)の濃度は、自発的な神経活動、脳血管の活動、血流変動、酸素代謝等の相互作用を通じて変動しています。機能的近赤外分光法(fNIRS)により計測されるoxy-Hbとdeoxy-Hbの相対濃度の位相差を、hPod(hemoglobin Phase of oxygenation and deoxygenation)と呼び、この指標が新生児から乳児にかけての脳の発達を鋭敏に表すことを示します。また、そのメカニズムに関するモデルを紹介します。

46th

Date and Time: Feb. 23 (Thu.), 2017, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Sun Guanghao (Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering and Intelligent Systems, University of Electro-Communications)
Chair: Assoc. Prof. Norihiro Koizumi
Title: Development of practical medical devices for non-contact measurement of vital signs by bio-sensors using microwave radar etc.
Abstract: 人体に触れずにバイタルサインを計測する技術の研究がにわかに活発になっている.例えば,レーダーを用いることにより,体表面上に生ずる呼吸と心拍に伴う微細な動きを捉える.このような非接触バイタルサイン計測の利点は,患者への負担が極力少なく,しかも無拘束・無意識などが挙げられる.本技術を活用し,「社会安全システム(感染症)」,「在宅ヘルスケア」,「動物健康モニタリング」分野に焦点を当て,革新的な医用機器の実用化研究・開発について紹介する.

45th

Date and Time: Jan. 27 (Fri.), 2017, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Zhu Xiaoxiao (Specially Appointed Associate Professor, Global Alliance Laboratory, University of Electro-Communications, and Researcher, Institute of Robotics, Shanghai Jiaotong University, China)
Chair: Prof. Hiroshi Yokoi
Title: ROS based Control of a 7-DoF Robot Arm for BMI
Abstract: How to build a robot control system with robustness, scalability, intelligence…? How to start playing with a robot if you are not an expert of robotics but do have some good ideas?In this report, the Robot Operating System (ROS) is introduced, which is a good answer to these questions. ROS is an open-source, meta-operating system that provides the services required for operating a robot system, including hardware abstraction, low-level device control, implementation of commonly-used functionality, message-passing between processes, and package management.After the introduction of ROS, an intelligent 7-DoF robot arm system is then discussed in detail. This robot arm is designed for a Brain Machine Interface (BMI) system. Thanks to the coupled tendon-driven mechanism, the arm is 0.8m long and weighs 2.5 kg, but can lift a 1 kg object at a speed of 1 m/s. Besides that, the robot has a RGB-D sensor for computer vision task and four multi-point proximity sensors for obstacle avoiding. Several ROS modules of hardware driver, controller, object recognition and arm path planning are developed for constructing the control system of the robot. The robot arm controlled by ROS can naturally simulate the movement of a human arm, which is desired by BMI applications that execute human motion intention decoded from brain signals with robots. The strategies to integrate the robot arm system with the BMI system will also be discussed.

44th

Date and Time: Dec. 21 (Wed.), 2016, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Norihiro Koizumi (Associate Professor, Department of Mechanical Engineering and Intelligent Systems, University of Electro-Communications)
Chair: Prof. Yukio Yamada
Title: Development of robots for ultrasonic diagnosis and therapy with ultra-high accuracy through Me-Dic IT
Abstract: ITおよびロボット技術を利用して人間の熟練した技能を再構築する、言わば“技能の技術化・デジタル化”がテクノロジーの発達とともに可能になりつつあります。高度な技能を要求される医療分野においても、医療技能のデジタル化(医デジ化)により、熟練した専門医のように人体に対して安全・安心に動作する高精度な診断・治療を実現することが期待されています。本講演では、超音波医療診断・治療を対象に、医デジ化の手法について考えます。

43th

Date and Time: Nov. 29 (Tue.), 2016, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Kiyohiko Nakamura (Professor, Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology)
Chair: Prof. Yoshiki Kashimori
Title: Neuro-mechanism which demands information
Abstract: 人が外界を探索する時、より多くの情報を得ようと行動します。このような行動はactive learningとしてモデル化されます。先行研究から、Shannon情報量に基づいて探索行動を選択することで効率の良い探索が可能になる学習課題が多数存在することが報告されています。このことは人や動物が効率的な探索行動をとる時にもShannon情報量に基づいて探索行動を選択している可能性を示唆します。本研究では、active learning 課題を遂行中のサルの脳から神経活動を記録して得た結果を報告します。結果:(1)サルは複数の選択肢から最大のShannon情報量を与える選択肢を選んだ。(2)この選択行動中のサルの運動前野背側部には選択肢のShannon情報量と相関する神経活動があった。これらの結果は運動前野背側部がactive learningにおけるShannon情報量に基づく行動選択に関与していることを示唆します。

42nd

Date and Time: Oct. 26 (Wed.), 2016, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #301, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Hidenori Sakanashi (Senior Researcher, The Artificial Intelligence Research Center, National Institute of Industrial Science and Engineering (AIST))
Chair: Prof. Hayaru Shouno
Title: Support for medical diagnostics with image recognition technology技術による医療診断支援
Abstract: 近年、医療機器の高性能化やITの発展により、高品位の検査データを容易に取得できるようになりました。しかし、このまま医療データが増大し続けると、医療従事者に過大な業務負担を課すばかりか、人間だけでは分析しきれなくなり医療の質の向上に結びつかなくなると危惧されます。そこで我々は、独自の画像解析手法に基づく人工知能技術を用いて、蓄積された診断済みの画像データに基づいて学習し、異常検出や類似画像検索を行う事で診断を支援する技術を開発しました。本講演では、幾つかの研究事例についてご紹介します。

41st

Date and Time: Sep. 9 (Fri.), 2016, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Michisuke Yuzaki (Professor, Department of Physiology, School of Medicine, Keio Univeristy)
Chair: Assoc. Prof. Shinya Matsuda
Title: Bridge Over Troubled Synapses
Abstract: 私たちの脳では、無数の神経細胞がシナプスを介して互いに結合し、神経ネットワークを形成しています。シナプスは神経活動の変化に応じて選択的に強化・減弱され、あるいは新たに形成・除去されます。このようなシナプス改変過程が記憶・学習の基盤であるのみでなく、さまざまな精神疾患にみられる脳領域間の接続状態の変化に密接に関与すると考えられています。シナプス前部とシナプス後部の間には約20 nmの間隙が存在しますが、これは単なる「隙間」ではなく、シナプス前部と後部を繋ぐタンパク質(シナプス形成分子)が豊富に存在します。これらのシナプス形成分子の制御機構の解明こそがシナプス改変過程を理解する鍵を握ると考えられます。本講演では補体ファミリー分子群を中心に最近の話題についてご紹介します。

40th

Date and Time: Jul. 27 (Wed.), 2016, 13:00 – 14:30
Place: Meeting room #306, Building E-3, UEC
Speaker: Dr. Satoko Koganemaru (Researcher, Human Brain Research Center, Graduate School of Medicine Kyoto University)
Chair: Assis. Prof. Tadashi Yamazaki
Title: Changes in brain activity and modification of human walking by transcranial oscillatory stimulations of brain
Abstract: 律動性脳活動は多様な神経ネットワークダイナミクスから生じ、脳のあらゆる部位で認められます。この脳活動は、ヒトの行動や認知機能の神経基盤であるとされますが、一方で律動性脳活動と律動性運動(周期的に繰り返される運動)の関係についてはこれまで詳細に検討されていませんでした。我々の最も基本的な律動性運動は歩行です。動物の4足歩行は、脊髄のリズム生成機構や筋・骨格の物理的因子が主体と考えられていますが、ヒト二足歩行では、歩行の中枢化が進んでいるとされています。近年、歩行周期依存性に律動性脳活動が変化することが報告され、ヒト歩行においてより高次中枢の関与が示唆されています。ヒトの頭蓋上から電流強度を周期的に変動させて与える、経頭蓋交流電流刺激(transcranial alternating current stimulation, tACS)や経頭蓋律動性直流電流刺激(oscillatory transcranial direct current stimulation, otDCS)は、律動性脳活動を変化させる事が分かっています。それらは、神経細胞の発火頻度や発火タイミングを律動性に変化させ、内因性律動に近い刺激周波数であれば、律動性活動を刺激周波数に同期させる引き込みが生じます。私たちは歩行中のヒト脳に歩行周期に近似した周波数で経頭蓋律動性電流刺激を与え、歩行律動の制御を可能にしました。本セミナーでは、経頭蓋律動性電流刺激と律動性運動の制御メカニズム、中枢神経疾患リハビリテーション訓練への応用可能性等について、私たちの知見をもとに発表します。

39th

Date and Time: Jun. 21 (Tue.), 2016, 16:15 – 17:45
Place: Room #802, Building E-4, UEC
Speaker: Dr. Yu Aramaki (Professor, School of Health and Sport Sciences, Chukyo University)
Chair: Assoc. Prof. Yoichi Miyawaki
Title: Sports and voxel-based morphometry (VBM)
Abstract: MRIの脳解剖画像から脳の局所的な灰白質容積を計算するvoxel-based morphometry (VBM)という手法があります。近年、このVBMを使って、特定脳部位の局所的な灰白質容積と個人のもつ性格やスキル、あるいは学習過程などとの関連が研究されています。さて、スポーツと一言にいっても、競技によって向いている性格、必要な運動・認知スキルは様々ですし、実施するトレーニングの内容も違いますから、VBMとの相性はよさそうです。VBMを用いた神経解剖学的なアプローチが、スポーツを支える神経基盤の理解に役立つことを示すために、ここ数年私の研究室で進めているスポーツVBM研究の結果をいくつか紹介します。1)スプリンターと長距離選手の脳構造の差について

2)試合での実力発揮能を予測する脳構造について

3)トレーニングによる脳の変化について

4)一流選手の脳について