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 |
38th
| Date and Time: | May 18 (Wed.), 2016, 13：30 – 14：30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Kazunori Hase (Professor, Mechanical Engineering, Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Metropolitan University) |
| Chair: | Prof. Hidetaka Okada |
| Title: | Simulation of human walking with a nerve-musculoskeletal model and its applications |
| Abstract: | ヒトの歩行運動などの身体運動を再現するコンピュータシミュレーションモデルとその応用例について紹介します．このシミュレーションでは身体筋骨格系の力学特性をモデル化し，順動力学計算によって身体運動を生成します．運動制御系は歩行などのリズム運動発生機序をモデル化した神経振動子，位相振動子，勾配系などの特性を持ちます．シミュレーションモデルの例として，ヒトの二足歩行モデル，走行モデル，高齢者歩行分析，義足歩行などを紹介します．また，歩行以外の応用例として，車両乗員モデルなどについても言及します． |
37th
| Date and Time: | Apr. 15 (Fri.), 2016, 13:00-14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Mamoru Fukuchi (Assistant Professor, Laboratory of Molecular Neurobiology, Graduate School of Medicine and Pharmaceutical, University of Toyama) |
| Chair: | Assis. Prof. Shojiro Maki |
| Title: | Study of the expression control mechanism of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) gene; Toward understanding of the expressions of higher order functions of the brain-nerve system and creations of new drugs |
| Abstract: | 神経栄養因子ファミリーの一員であり、記憶や学習に代表される高次脳機能発現に必須の因子である脳由来神経栄養因子（BDNF: Brain-derived neurotrophic factor）は、様々な神経・精神疾患との関連性も深く、これら疾患のバイオマーカーや創薬ターゲットとしても注目されている。我々は、特に神経細胞におけるBDNF遺伝子の発現制御メカニズムに着目した研究を進めている。本セミナーでは、これらの研究成果を紹介しながら、BDNF遺伝子発現制御と脳・神経系の高次機能発現や疾患との関わり、さらには神経・精神疾患の創薬を目指した我々の現在の取り組みも合わせて紹介したい。 |
36th
| Date and Time: | Mar. 24 (Thu.), 2016, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Takehiko Takagi (Lect., Tokai University School of Medicine, Visiting Assoc. Prof. of BLSC, UEC) |
| Chair: | Prof. Hiroshi Yokoi |
| Title: | Nerve-machine interface and surgery of the hand |
| Abstract: | 先天性の欠損肢や外傷性の切断肢は整容面以外にも文化的な生活を営む上で大きな障害となる。細かい血管縫合等の手術技術を駆使した足の指の移植や手の同種移植を国内でルーチンに適用させるのは困難である現状では、運動と知覚機能を工学系の技術を用いて外部装置に置き換える筋電義手で克服可能と考える。末梢神経が司る上肢の運動と感覚の機能代替を行うこと（Nerve-Machine Interface）に主眼を置き、筋電図と手指運動パターンとの対応関係を個々の事例にあわせ獲得させる義手を開発しているが、さらに個々の事例にあわせ切断肢に残された筋に効果的に神経移行術(Targeted muscle reinnervation)を行うことで、共同研究を行ってきた工学技術と手外科医としての技術を融合させて、より自分の手指のような感覚を感じられるような機能を有する装置を目指している。その現状と今後の展望について紹介したい。 |
35th
| Date and Time: | Mar. 1 (Tue.), 2016, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Ryohei Kanzaki (Prof., Research Center for Advanced Science and Technology, The University of Tokyo) |
| Chair: | Prof. Tadashi Nakamura |
| Title: | Brain science investigated by collaboration of insects and robotics —Create, understand and utilize brain— |
| Abstract: | 昆虫はその微小な寸法という制約の中で，感覚・脳・行動を発達させ，さまざまな環境下で適応的な機能を進化させてきた．このような昆虫が獲得した感覚・脳・行動の機能や機構の解明は，生物学的に重要なだけではなく，工学設計においても重要な手本となり，その設計には学ぶべきことが多い．昆虫の嗅覚による適応能力を評価し，その神経機構を解明するための新しいアプローチである「昆虫-ロボット融合システム（サイボーグ昆虫）」の研究や，昆虫脳をスーパーコンピュータ「京」に再現することで理解し，活用する研究を紹介する．また，遺伝子工学技術により昆虫の優れた生体機能を活用した匂いセンサや，昆虫自体をインテリジェントなセンサ（センサ昆虫）に改変する研究にも触れ，昆虫科学が拓く脳科学の世界に迫る． |
34th
| Date and Time: | Feb. 26 (Fri.), 2016, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Dingguo Zhang (Assoc. Prof., Institute of Robotics, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, China) |
| Chair: | Prof. Yinlai Jiang |
| Title: | Electromyography (EMG) Applications for Rehabilitation and Prosthesis |
| Abstract: | Human-machine interface (HMI) is a multidisciplinary technology that aims to use the physiological signals of human body to control the external device such as robotic hands and prosthetic hands. One of the most important techniques of HMI is electromyography (EMG). The surface electromyographic (sEMG) signal is generated by the electric activity of the muscle fibers active during a contraction, and it can be recorded noninvasively by electrodes attached to the skin. EMG is considered to be an effective input for the control of electrically powered prostheses and rehabilitation devices for amputees and disabled persons, refer to as myoelectric control. One difficult of the myoelectric control is how to map the stochastic noise resembled EMG signal into corresponding commands. This talk will present our recent work on how to design EMG control algorithms and ensure the accuracy of control for multifunctional prosthesis and rehabilitation system of functional electrical stimulation (FES). |
33rd
| Date and Time: | Jan. 21 (Thu.), 2016, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Yoshihisa Kudo (Prof. Emer., Tokyo University of Pharmacy and Life Sciences) |
| Chair: | Prof. Haruki Niwa |
| Title: | Roles of glial cells in expression of brain functions |
| Abstract: | 20世紀末までの神経科学研究によって、脳機能はニューロンが織りなす神経回路から産み出されるものと認識されるようになっている。しかし、脳内にはニューロンをはるかに上回る数の多様なグリア細胞が存在することを忘れてはならない。これらのグリア細胞はニューロンと同時代に発見されているが、電気的には不活性であるためか、これらの細胞の中枢神経系における機能は長い間、過小評価されてきた。もちろん、主要なグリア細胞であるアストロサイト、オリゴデンドロサイトそしてミクログリアには脳内環境維持や神経伝達速度促進など多様な機能が認められ、脳機能発現における脇役としてのその存在意義は認識されている。しかし、20世紀後半から細胞内カルシウム濃度研究法や二光子レーザー顕微鏡などの技術の発達によって、グリア細胞の新しい機能が浮き彫りにされてきた。グリア細胞が多様な神経伝達物質受容体を発現し、ニューロンの活動に応答すること、自らも伝達物質を遊離することによってニューロン活動を修飾し、シナプスの再編成に積極的関与することなど高次脳機能発現に直接的に関与する事実が相次いで発見されている。このセミナーではグリア細胞がもつ多様な能力について解説し、それを基にグリア細胞の機能を考慮した“正しい”脳機能研究について討論したい。 |
32nd
| Date and Time: | Dec. 17 (Thu.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Shigeru Tanaka (Prof., BLSC, UEC) |
| Chair: | Prof. Yukio Yamada |
| Title: | Studies of unsolved problems in the self-organization of the primary visual cortex |
| Abstract: | 哺乳類一次視覚野のニューロン応答特性や機能的構築については、1960年代以降膨大な研究蓄積があるが、未だに明確な説明がなされていない実験事実がある。そこで本発表では、従来の理論研究では説明できない実験事実を明らかにするとともに、その問題解決に向けて、最近、私と共同研究者が進めているいくつかの理論研究について紹介したい。 哺乳類一次視覚野のニューロンは、その反応特性から単純型細胞と複雑型細胞の二つのカテゴリーに分類されている。従来、複雑型細胞は方位選択性を示すが、単純型細胞とは異なり、呈示するバー刺激の位置に依存しないことが知られている。この性質を説明するためには、単純型細胞受容野の空間位相をプーリングする必要がある。しかしながら、ヘッブ学習に基づく自己組織化モデルでは、様々な位相を持つ単純型細胞からのシナプス入力が一つのニューロンに収斂せず、位相に応じて棲み分けてしまう。すなわち、単純型細胞からは単純型細胞しか形成されない。そこで、我々は、時定数の長いNMDA受容体サブユニットNR2Bの効果に着目し、時間的なプーリングを利用して複雑型細胞の受容野を再現することに成功した。 ネコ・フェレット・サルでは最適方位がほぼ連続的に表現される方位マップが存在することは知られていたが、最近のイメージング研究によって、マウスやラットに代表されるげっ歯類では、類似の方位に反応するニューロンが隣接せず、いわゆるsalt-and-pepperタイプのランダムな表現を呈することが分かってきた。このsalt-and-pepperタイプの方位表現を再現するために、「げっ歯類の皮質内興奮性結合について、個々のシナプス伝達効率は高いがsparseである」という仮説を検討した。シミュレーションによると、興奮性結合確率が0.1よりも大きい場合には方位マップが形成されるが、0.1よりも小さくなるとげっ歯類の視覚野に見られるようなsalt-and-pepperタイプ表現が再現された。また、磁性研究で用いられるm-成分スピングラス理論を援用して解析的に計算したところ、salt-and-pepperタイプの方位表現は、sparsenessによって引き起こされる、最適方位がランダムに凍結したガラス状態であることが分かった。すなわち、皮質内興奮性結合のsparsenessが、種に依存した方位表現の形成に重要であることが示唆された。 |
31st
| Date and Time: | Oct. 15 (Thu.), 2015, 13:00 – 14:30 |
|---|---|
| Place: | Meeting room #306, Building E-3, UEC |
| Speaker: | Dr. Zhiwei Luo (Prof., Organization of Advanced Science and Technology, Kobe University) |
| Chair: | Assoc. Prof. Yinlai Jiang |
| Title: | Development of human interactive robots for aging society |
| Abstract: | Human interactive robots are highly expected to play important roles in human health, such as social welfare support, training and health promotion, as well as health prediction, prevention and rehabilitation. This talk describes on human’s motor functions, such as balance, walking and running, and cognitive functions change with the increase of age using advanced measurement and computer simulation technologies, such as biofeedback, NIRS and immersion-type interactive dynamic simulation. It will show examples of our robotics researches related to above applications such as an up arms’ rehabilitation robot system, a virtual shopping street to evaluate the elderly people’s high order brain cognitive functions in their everyday life and so on. |