割り込み型の探索は,年齢に関与する視覚探索の上達と無関係である

Rapidresumptionofinterruptedsearchisindependentofage-relatedimprovementsinvisualsearch

Journal of Experimental Child Psychology, Vol.109, Issue 1, 2011, pp.58-72

20150817 htanaka

本研究では,7-19歳の被験者が2つの実験において割り込み型の探索課題を行った.私たちの質問は,ほんの数秒ディスプレイを見た後に500ミリ秒以内に刺激に反応する傾向が,全体の効率的な探索と同様に年齢によってみられるかどうかであった.結果は,年齢層(7,9,11および19歳)でも個々の被験者でも,迅速な反応と探索速度との相関は示さなかった.また,目標刺激を無作為に再配置することは,年齢と同様に,迅速な探索速度を減少させた.これらの結果は,探索時の暗黙的な知覚予測が,年齢に関わらず不変であり,刺激の特徴統合や空間的注意の制御のような重要なプロセスとは区別されることを示す.

対人と暗黙の社会的相互作用のマーカーとしての神経同期

Interpersonal body and neural synchronization as a marker of implicit social interaction
Scienti c reports, vol.2, no.959, 2012

20150817 murakami

人は一緒に歩いている時,無意識のうちに歩調が揃う経験をしたことがある,または,観客の拍手が自然に一定のリズムに同期することを聞いたことがあるかもしれない.しかし,体の動きが同期するメカニズムや暗黙の対人相互作用におけるこの現象の役割は不明なままである.我々は,参加者間の暗黙的な対人相互作用の指標として,無意識に体の動きが同期する変化を評価すること,また,脳領域内に基礎となる神経相関と機能の接続性を評価することを目的としている.私たちは,2人の参加者間で指先の動きと神経活動の両方の同期が協力的相互作用の後に増加することを見出した.これらの結果は,対人相互作用を介した対人体動同期の増加が暗黙の社会的相互作用の測定可能な基礎となり得ることを示唆している.パラダイムは,暗黙の社会的相互作用の行動や神経相関を同定するためのツールを提供している.

運動想起における運動野活性を検知するEEG-fMRI 同時計測型リアルタイムフィードバック

Real-time EEG feedback during simultaneous EEG-fMRI identi es the cortical signature of motor imagery

NeuroImage, Volume 114, 1 July 2015, Pages 438-447

20150817 ktanaka

EEG(electroencephalogram)のリアルタイムフィードバックを用いた運動想起はブレインマシーン・インターフェイスの研究を進める上でよく用いられる手法である.運動想起型BCIは脳機能損傷後に運動野修復を担う治療方法として将来性のある訓練だと考えられている.しかし,EEGのみで運動野活性パターンを特定し,適切なフィードバックが出来ているかどうか判断することは不確かである.そこで我々はfMRI(functionalmagneticresonanceimaging)とEEGを組み合わせることで同時計測し,運動感覚野の活性と運動想起におけるEEGフィードバック間に存在する関係を特定することを試みた.そのため,MRI勾配と心弾動アーチファクトの干渉によってEEG信号は修正され,リアルタイムEEGフィードバックを可能とした.フィードバック時とそうでない時におけるタスク特有の脳活動の違いがEEGとfMRIの計測結果に表れた.また,感覚野における脳波リズムの振幅が減少したときの対側性運動想起は対側感覚野におけるfMRIの活性と相関がみられた.それとは反対に同側fMRIパターンは同側のEEGパターンと必ずしも一致しなかった.同時にEEGフィードバックによる調節によって運動想起時のEEG信号と感覚運動野活動の複雑な関係性を発見した.この発見は運動機能リハビリの為の運動想起EEGニューロフィードバックの可能性を広げ,また運動想起型BCIにおける個々の違いを理解する上で非常に役立つと考えれられる.

Brain computer interface (BCI), BCI illiteracy, Concurrent EEG, fMRI, Motor imagery

生理的,環境的要因が質量分析に基づく唾液内代謝物質に及ぼす影響について

Physiological;environmentalparametersassociatedwithmassspectrometry-basedsalivarymetabolomicpro les

Metabolomics. 2013, vol. 9, no. 2, p. 454-463.

2015.0817.okamura

質量分析(MS)ベースのメタボローム手法は何百もの唾液内代謝物質の同時プロファイリングを可能にし,唾液を用いた広範囲にわたる病気の診断に有効である場合がある.しかし,ほとんどの研究は心理的もしくは環境的要因が唾液内代謝物質に及ぼす効果を評価していない.そこで我々は,適切な口腔衛生の155人の被験者に対して唾液内代謝物質を分析するためにキャピラリー電気泳動-MSを用いて,生理的および環境的要因が代謝物質に及ぼす効果について調査した.全体として,257の代謝物質が特定され,定量化された.共通の代謝物質と個人の代謝物質は主成分分析と単変量分析によって評価された.収集方法,収集時間,性別,肥満指数と喫煙は,共通して代謝物質に影響を及ぼした.しかし,年齢も性別と収集時間におけるバイアスに影響を与える可能性がある.代謝物質は他のパラメータ,例えばアルコールの摂取と喫煙もしくは歯のブラッシングや薬物または栄養剤の使用などにに比較的影響を受けなかった.側頭下顎関節症疾患は,唾液内代謝物質に他の歯の異常(例えば口内炎や歯並び,虫歯など)より比較的大きな影響を及ぼした.これらの調査結果は,唾液内代謝物質の病気に特有のバイオマーカーとしてのみではなく,多様性と安定性に対するさらなる洞察を提供する.

グラフ理論と動的プログラミングを使用したSD OCT 画像内の角膜層の境界自動分割

Robust automatic segmentation of corneal layer boundaries in SDOCT images using graph theory and dynamic programming

Biomedical optics express, Vol.2, December, 2011, pp.1524-1538
20150812 ygoto

角膜画像内の解剖学的構造のセグメンテーションは、前眼部疾患の診断および研究のために重要である。しかし、手動のセグメンテーションは時間がかかり、主観的な過程が必要である。本稿では、グラフ理論と動的プログラミングを使用してスペクトラルドメイン光コヒーレンストモグラフィ画像内の角質層の境界をセグメント化するための自動でアプローチする方法を提示する。我々のアプローチは,臨床角膜の画像に表示されるロバスト性のある低SNRと異なる対応を使用する.我々は、正常な成人の目でのメソッドセグメントを3角質層の境界をより正確に比較することを示す.
Panorama, Image, wavelets, multiscale

機能的結合によって推定されるヒトの大脳皮質のネットワーク

The organization of the human cerebral cortex
estimated by intrinsic functional connectivity

Journal of neurophysiology, vol.106, No.3, p.1125-1165

大脳皮質の情報処理は,分散された領域間で相互作用を伴う.解剖学的接続はある特定の領域が視覚システムのようなローカルの階層関係を形成しているということを示唆している.他の連結性パターン,特に連合野の間で,はっきりした階層的な大規模な回路の存在を示唆している.この研究では、ヒトの大脳におけるネットワークの構成はresting-state-fMRIを用いて調査した.1000名の被験者データは表面ベースの調整を使って位置合わせを行った.クラスタリング手法は大脳皮質全体に機能的に連結された領域のネットワークを識別するために使用された.結果は,感覚および運動皮質ならびに関連領域の分散ネットワークに狭いローカル・ネットワークを明らかにした.感覚と運動皮質内では,機能的な接続は隣接する領域全体の位置特異的な表示を行った.連合野において,連結性パターンはネットワーク境界の間に急激な遷移を示した.重点的な分析は,よりよくネットワーク連結性の特性を理解するために行われた.一次視覚野のMT+複合体,頭頂間溝,前頭眼運動野を含む標準的な感覚運動経路は,どのような相互作用が内及びネットワーク間に発生するのかを調査するために分析した,結果は,MT+複合体の隣接領域は,ネットワークにまたがる階層的な経路と一致して接続されていることが示された.頭頂と前頭前野関連皮質の機能的接続は次の調査が行われた.隣接領域の個々の接続特性は,それらが相互作用の証拠を示しながら,大部分が平行で,分散ネットワークに関係することが示唆されている.私たちは認知をサポートするために,猿の解剖学とヒトにおける潜在的進化の拡大に関して,これらの大規模な脳のネットワークの組織化を議論することによって結論付ける.

20150804 sohtani

DW-MRI とグラフ理論を用いた脳部位間の解剖学的繋がりの特徴づけ

Characterizing brain anatomical connections using diffusion weighted MRI and graph theory

Neuroimage, Vol. 36, No. 3, pp. 645-660, 2007.

DW-MRIとグラフ理論に基づく新規手法は脳の灰白質間の解剖学的な繋がりの特徴を提示する.最初に,脳のボクセルが円弧状に隣接した二つのノードは神経線維より繋がっている確率に比例すると仮定された重みから非指向のグラフとしてモデル化された.この確率は組織分裂の確率における平均やMRIやDW-MRIそれぞれから得られるボクセル内の白質の配向分布関数によって推定された.白質路の発見のための新規tractography手法のアルゴリズムも紹介されている.このアルゴリズムは任意の二つのノードの繋がりが最も可能性の高い経路問題を解決し,確率的な脳の解剖学的繋がりの位置付けの評価につながる.二つ目に,灰白質の構造Kの解剖学的繋がりを評価するために,Kにおいてオーバーラップ処理されていない灰白質の部分集合や残りのノードによる部分集合における最初に設定されたノードを分割することによって前のグラフがK+1の一部のグラフとして再定義される.灰白質の集合の一部の解剖学的繋がりを定量化するために解剖学的繋がりの強さを示すACS,解剖学的繋がりの密度を示すACD,解剖学的繋がりの確率を示すACPの3つの異なる処理が提案された.この方法論は人工と実際の人間のデータの両方に適用された.結果は関心のある複数の領域間の神経線維のつながりが正しく再建されたことを示す.さらに,ACSの平均連結性mapやACDとACPで5つの有益な対象のための71個の灰白質組織の繋がりが示された.

20150805_iishida

ヒトの脳の機能的マッピング研究におけるレスト中の酸素化状態のゆらぎ

Fluctuationinthecerebraloxygenationstateduringtherestingperiodinfunctionalmappingstudiesofhumanbrain

Medical and Biological Engineering and Computing, July (1997),Volume 35(4),Pages 328 – 330

近赤外分光法を用いた機能的マッピング研究において,初めてレスト中のOxy-Hb濃度やDeoxy-Hb濃度における重要なゆらぎが発見されてきている.ゆらぎは全身の血液循環における血流量変化とは関係がない.ゆらぎの一時的なパターンは脳の部位によって異なる.時には,高度な複合タスクによるOxy-HbとDeoxy-Hb濃度変化の程度をレスト中の濃度変化が上回ることがある.したがって,これらのゆらぎを考慮することは,脳活動のパターン分けの解釈に必要である.

20150803 sshigaraki

機能的近赤外分光法のための一般線形モデルの最適化:適応血行動態応答関数アプローチ

Optimizingthegenerallinearmodelforfunctionalnear-infraredspectroscopy:anadaptivehemodynamicresponsefunctionapproach

Neurophotonics, 2014, 1.1: 015004-015004.

増加する機能的近赤外分光法(fNIRS)研究は、機能的磁気共鳴画像法(fMRI)データ分析のための標準的な統計的方法として役立つ一般線形モデル(GLM)を利用する。fMRIは単にBOLD信号を測定し,fNIRSはoxy-Hbとdeoxy-Hb信号を数倍の時間分解能で変化を測定する.これは、fNIRS信号に対してGLMの時間パラメータを調整する必要性を示唆している。したがって、私たちは適応血行動態応答関数(HRF)を利用するGLMベースの方法を考案した。私たちは言語流暢及び,ネーミングタスク中に計測された時系列データを最も説明する時間的パラメータを求めた.HRFのピークディレイは計測されたoxy-Hbおよびdeoxy-Hbの時系列データに最もフィットするように系統的に変更した.最適化されたピークディレイは各Hb信号とタスクによって異なる値を示した.最適化されたピークディレイが適用された場合,deoxy-Hbのデータはoxy-Hbのデータと同等の統計的検出力と空間パターンの活性をもたらした。適応HRF法は異なる認知負荷のタスク中の両ヘモグロビンのパラメータを適切に説明することができ,全てのfNIRSデータの時間的構造を利用する客観的な方法として役立つ.

20150803 taki

functional Near Infrared Spectroscopy, Hemodynamic Response function, Optimize, Naming task, Verbal fluency task