網膜色 素上皮の細胞画像を, 蛍光補償光学に基づいて, 自動的に細胞領域分処理する手法に関する検討

Automated segmentation of retinal pigment epithelium
cells in uorescence adaptive optics images

JOSA A, Vol. 30, Issue 12, pp. 2595-2604 (2013).

補償光学に基づいた画像処理法は, 網膜を構成するモザイク細胞, 例えば光受容体細胞や網膜色素上皮細胞など
の組織的な特徴付けを, in vivo での研究を可能にする. 眼科用の画像処理装置から, 補償光学を利用して得られた
高解像度の画像は, 手動での定量化が困難であり面倒な情報を, 豊富に手に入れることができる. 検査中のモザイ
ク細胞の定量的数値を, 再現可能な状態で提供できる, 堅牢かつ自動化された解析ツールのニーズは高まっている.
自動化されたアルゴリズムは, 個々の光受容体細胞の位置を検出できるように開発される. しかしながら, これら
のアルゴリズムのほとんどは, 網膜色素上皮のモザイク細胞を特徴付けるには適していない. そこで, 私たちは, 網
膜色素上皮細胞の細胞領域を分割させるアルゴリズムを改良した. この提案アルゴリズムの領域分割性能を, 手動
で領域分割を行った場合とで比較したところ, 90%のこの細胞領域の分割アルゴリズムは, 網膜色素上皮のモザイク細
胞に適しており, モザイク細胞の状態が正常かどうか素早く分析することができる.

分散データベースシステムにおけるデータ再分配のための遺伝的アルゴリズムの新しい手法

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New Method of Genetic Algorithm for Data Allocation
in Distributed Database Systems

Education Technology and Computer Science, First International Workshop on (Volume:1),pp.1037-1041,2009

分散データベースシステム(DDBs) の重要な問題は「データ配分」である.この問題に対する手法は多く存在
し,これらの問題を比較するために二つの指標がある.それが最小のコストとパフォーマンスである.本稿では,
遺伝的アルゴリズムを用いた新しい手法を使用する.初めに,サイトの間でコミュニケーションコストに基づく
集団を生み出し,そしてどちらが最高の状況であるかを見つけるためにこれらの集団上で遺伝的アルゴリズムを
実行する。そして最後に同じ方法でサイトにデータを分配する.遺伝的アルゴリズムとグループ分けされたサイ
トを使ったことによるコミュニケーションコストやデータ冗長性,そして最小にした総データ転送コストを用い
てDDB の性能を向上させる.そして,我々はもう一つのモデルを用いて結果を比較し,提案するモデルがより高
い性能を示した.

疾患のリバーフローモデル

River Flow Model of Diseases

Proceedings of International Conference on Biomedical Ontology, 833 (2011)

この記事では,「一般医科学のためのオントロジー(OGMS)」の枠組みとして疾患の存在論的取り扱いについて
議論している.我々は,臨床医によりやさしい疾患の定義を提供し,疾患に対応するモデルを提案する.依存的
持続物は,臨床疾患の一つまたは複数の因果の鎖から構成されたとして病気を定義している.因果連鎖の存在論
的意味を明確にするために,我々は2 種類のプロセスである累積連続プロセスと非累積プロセスを紹介する.こ
れらは,オブジェクトやプロセスの新たな存在論的理論に基づいて説明できる.次に臨床的不均衡と因果連鎖と
して,疾患のコアアイデアを紹介する.我々は,結果は傾向として病気のOGMS ビューの具体化として考えるこ
とができると信じている。

皮質表面ベースの分析I. セグメンテーションと表面再構成

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Cortical Surface-Based Analysis I. Segmentation and Surface Reconstruction

NeuroImage, volume.9, issue.2 , page.179-194 , 1999

その柱状と層状組織を含む大脳皮質の特性ならびに皮質領域の地形組織は,適切な皮質表面の固有の二次元構
造との関連で理解することができる.人における脳皮質の特性を研究するためには,個々の被験者における皮質
表面の正確かつ明示的な表現を得る必要がある.ここでは,100 人以上の被験者から得られたデータに適用されて
いる皮質表面の正確な構造を取得するための自動化された手順を記述する.皮質表面を展開し,平滑化のための
自動化処理は関連論文に記載されている.これらの手順は,脳機能イメージングにおける皮質表面ベースの解析
と可視化手法を可能とする.

暗算を使用したワーキングメモリトレーニングが前頭及び頭頂部の局所的な灰白質に与える影響

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Working Memory Training Using Mental Calculation
Impacts Regional Gray Matter of the Frontal and
Parietal Regions

PLoS ONE, 2011, Vol.6, No.8

ワーキングメモリトレーニングは訓練されていない認知課題パフォーマンスを向上させ,機能的な活動も変化
する.しかしながら,灰白質形態や幅広い認知課題に対するWMトレーニングの効果は未だ未知である.我々は,
典型的なWMタスクである訓練されていなかったWM課題及び創造性課題のような様々な心理尺度,そして,暗
算を用いたWMの集中的な適応トレーニング(IATWMMC)を使用し,ボクセルに基づいた形態測定(VBM) を
利用してこの問題を調査した.IATWMMC は,前頭頭頂部と左上側頭回における局所的な灰白質量の縮小と関係
していた.それは言語の文字スパン及び複雑な算数能力を向上したが,創造性を低下させた.これらの結果は,ト
レーニングによって誘導された心理学メカニズムにおける可塑性及び強い遺伝子制御下にあると仮定された領域
における灰白質構造の可塑性を裏付ける.

日本人男性労働者における認知タスク時の前頭前部の機能と社会的機能の関連:多チャネル型fNIRS 研究

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Relationship between prefrontal function
during a cognitive task
and social functioning in male Japanese workers:
A multi-channel near-infrared spectroscopy study

Psychiatry Research: Neuroimaging, Volume 214, Number 1, 2013, Pages 73-79

認知タスク中の前頭前野の機能が日本人男性労働者の社会的機能を反映するかどうかを調査するために,181 人
の男性労働者のワーキングメモリ課題中の前頭前部の機能をfNIRS を用いて計測した.社会的機能は社会的適応
自己評価規模(SASS) を使用して評価した.その結果,背外側前頭前野における酸素レベルの増加が,SASS
の興味と動機づけの要因と静の相関を示した.これらの結果は,前頭前野背外側の機能は,男性労働者における
社会的機能の興味と動機づけに関連があること,そしてNIRS はメディカルヘルスの検査におけるこのような特
徴を観察するメディカルツールの一つに成り得ることを示唆している.

医療用の近赤外分光法における体動による信号のベースラインの変化を補正するための加速度計に基づく方法

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Accelerometer-based method for correcting signal
baseline changes caused by motion artifacts in medical
near-infrared spectroscopy

Journal of Biomedical Optics,Volume 16,Issue 8,August 2011

医療用の近赤外分光法(NIRS) は,被験者の動きによってしばしば測定された光減衰信号のベースラインの大き
なステップ変化を引き起こす.これは,動きの前と後のヘモグロビン濃度レベルの比較を妨げる.我々は,その
ような体動のベースライン(BMA) を補正するための,加速度計に基づく体動除去(ABAMAR) アルゴリズムを
提案する.ABAMAR は,NIRS の様々な長期モニタリングアプリケーションに,容易に適用することができる.
我々は,23 の夜通しの睡眠測定で収集した睡眠中の不随意運動によるBMA を含むNIRS データにABAMAR を
適用した.参考のために,3 人のNIRS の研究者が独立してNIRS データからBMA を同定した.加速度計の使用
は,BMA の検出精度を向上させるかどうかを判断するために,我々はABAMAR とNIRS データの移動標準偏
差(SD) のピークに基づいた動きの検出と比較した.ABAMAR によって識別されたBMA の数は,人間によって
検出された数と同じであった.そして,ABAMAR によって識別されたアーチファクトの79%は少なくとも2 人
の人間によって確認された.NIRS データの移動標準偏差もまた,動き検出のために使用することができるが,そ
れぞれの夜のNIRS データの10 個の最大のSD のピークのうち平均で2 個は動きの存在なしに発生した.このよ
うに,加速度計を使用することでNIRS におけるBMA の検出精度を向上させることができる.

ウェーブレット特徴量の相関を用いた運動イメージにおける脳波の識別

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Clinical EEG and Neuroscience, pp. 1-6, 2014

この研究では,運動イメージ時の脳波の識別に対する革新的な方法を提案する.時間–周波数表現がEEG から
連続ウェーブレット変換の平均値により構成され,2 サンプルのt 検定を用いて重み付けされる.事前に関心領域
が自動で選択された部分の平均値を使用している.最後に標準化された相互相関がテスト運動イメージデータを
識別するために使用される.重み付けがされていない運動イメージデータと比較を行い,実験結果はBCI アプリ
ケーションにおいて提案システムが満足な結果を得られたことを指し示している.

一被験者および複数被験者のfMRI データのSVM 分析への一時的なデータ圧縮および関心領域選択の影響

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The impact of temporal compression and space selection
on SVM analysis of single-subject and multi-subject
fMRI data.

NeuroImage, Volume 33, Issue 4, October 2006, Pages 1055-1065

本研究では,我々はサポートベクターマシン(SVM) を使用して,fMRI データの1 人の被験者や多数の被験者
を識別する上で一時的な圧縮(多数の撮像を跨いだ平均) およびスペースの選択(つまり全脳からの「関心領域」の
選択) の影響を比較した.我々の目標は,無関係の分散の成分を抑えながら,タスクを保持するようにSVM を訓
練する前に適用することができる様々なデータ媒体変換を調査することである.データはブロックデザインを用
いた実験もデータである.不快画像(クラス1),快画像(クラス2),中性画像(クラス3)を提示した.多数の
被験者の分析において,「leave-one-subject-out」を用いた.つまり,各反復において我々は1 人の被験者以外のす
べてからのデータを使用して,SVM を訓練しクラス・ラベルを予測する際にその実行をテストした.1 人の被験
者の分析においては,「leave-one-block-out」を用いた.つまり,各被験者において,実験ブロックの条件あたり1
ブロックをランダムで選択し,残りのブロックのデータを使用してSVM を訓練した.結果,1 人の被験者内での
識別において,一時的な圧縮および関心領域選択の両方がSVM 精度を改善した.しかし,複数の被験者間での識
別においては,一時的な圧縮はSVM のパフォーマンスを改善したが,関心領域選択は効果がなかった.

Machine learning methods, Support vector machine, Classi ers, Functional magnetic resonance imaging dataanalysis

異なるストレスタスクに対する唾液内α-アミラーゼとコルチゾール応答と性差について

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Salivary alpha amylase and cortisol responses to
different stress tasks:Impact of sex

International Journal of Psychophysiology. 2008, vol. 69, no. 1, p. 33-40.

α-アミラーゼ(sAA)やコルチゾール(CORT)のような神経分泌マーカーは,ストレス状況へのヒトの反応を
立証することにおいて,重要な役割を果たす.sAA レベルは交感神経系の活動を反映するが,唾液内コルチゾール
はHPA 軸の活動を計測することにおいて,重要であるように思われる.多くの研究では,ストレス反応時のsAA
やCORT の応答を検討するが,これらのシステムの相互作用,特にこの両方のシステムが活性化される場合の検
討は行われていない.さらに,CORT 応答の性差は比較的よく調査されている.しかし,sAA レベルの反応や性
差について,また両システムの相互的なシステムについては一義的な結論に至る研究は行われていない.本研究
では,健康な80 人の被験者に対して,回避的な絵付けタスクと寒冷昇圧タスクの2 つのタスクを与えた.2 つ目
のタスクはコントロールタスクと比較した.1 つ目のタスクのsAA レベルの上昇反応が2 つ目のタスクのCORT
反応と同様の反応になると期待し,2 つの反応の間の相互作用を調査した.結果,コルチゾールの反応は寒冷昇圧
タスクのときのみに観測されたが,sAA レベルは心理的,肉体的な両タスクに対して敏感なマーカであることが
示唆された.本研究において全ての実験を通して,男性のsAA レベルは女性に比べて高いレベルだった.しかし,
これらのタスクへの反応は男女で比較可能であった.sAA とCORT の反応の間に強い相関はみられなかった.