多重スケール特徴量統合のためのショートカットを備えた深層3 次元畳み込みエンコーダネットワークの多発 性硬化症病変セグメンテーション

Deep 3D Convolutional Encoder Networks With Shortcuts for Multiscale Feature Integration Applied to Multiple Sclerosis Lesion Segmentation
IEEE transactions on medical imaging, vol. 35, no.5, pp. 1229-1239, 2016
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我々は,ショートカット接続を有する深層3 次元畳み込みエンコーダーネットワークに基づく新規のセグメンテーション手法を提案し,それを磁気共鳴画像における多発性硬化症(MS)病変のセグメント化に適用する.我々のモデルは,2 つの相互接続された経路,すなわち,より抽象的で高レベルの画像特徴を学習する畳み込み経路と,ボクセルレベルでの最終的なセグメンテーションを予測するデコンボリューション経路とからなるニューラルネットワークである.特徴抽出および予測経路の共同訓練は,画像タイプおよびセグメンテーションタスクの任意の所与の組み合わせに対する精度のために最適化された異なるスケールでの特徴の自動学習を可能にする.さらに,2 つの経路間のショートカット接続により,高レベルと低レベルのフィーチャを統合することができ,広範囲のサイズにわたる病変のセグメンテーションが可能となる.2 つの公的に利用可能なデータセット(MICCAI 2008 およびISBI 2015 チャレンジ)について我々の方法を評価した結果,我々の手法は,トレーニングに利用可能な比較的小規模のデータのみであってもトップランクの最先端の方法と同等に機能することが示された.さらに,本手法を,MS 臨床試験からの大量のデータセットを使って,自由に入手可能で広く使用されている5 つのMS 病変セグメンテーション法(EMS、LST-LPA、LST-LGA、Lesion-TOADS およびSLS)と比較した.その結果は我々の手法が広範囲の病変サイズにわたってこれらの他の手法より一貫して優れていることを示している.

脳の接続性を研究するために構造的および機能的神経画像データの合成

Combining structural and functional neuroimaging data for studying brain connectivity: A review
Psychophysiology, vol.45, no.2, p.173-187, 2008.
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異なる脳領域は認知機能をサポートするために,大規模なネットワークに統合されると考えられている.これらのネットワーク内の構造と機能の連携を調査するための最近のアプローチは脳領域間の計測である.私たちは,構造的および機能的な脳の接続データを合成する.構造的接続の分析として,主に拡散テンソル画像に基づいて,機能的神経画像データのボクセル毎の分析と対になっている.共分散に基づいた機能的接続の計測は,構造的接続データによって補助されている.これらの研究は,脳の構造と機能との関係についての洞察を提供する.有望な傾向は,機能的および解剖学的接続性データを高解像度の神経画像法を使用して収集することと高度な定量的モデルの開発である.

脳トレーニングゲームは,若い成人の実行機能やワーキングメモリ,処理速度を促進する:ランダム化比較試験

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Brain Training Game Boosts Executive Functions,
Working Memory and Processing Speed in the Young
Adults: A Randomized Controlled Trial

PLoS ONE, Vol.8, No.2, 2013

背景:脳トレーニングゲームの有益な影響は,他の認知機能に移ることが期待されている.それでも,正直な
ところ若い成人の商業用の脳トレーニングゲームの有益な移動効果はほとんど科学的基礎を持たない.ここでは,
我々は脳トレーニングゲーム(Brain Age)の広範囲にわたる認識機能への影響を若い成人で調査した.方法:我々
は,人気がある脳トレーニングゲーム(Brain Age)と人気があるパズルゲーム(テトリス)を使っている二重盲
検ランダム化比較試験(事実上のマスキング)を実施した.32 人のボランティアが地元新聞の広告を通じて募集
され,2 ゲームグループ(Brain Age,テトリス)どちらにも無作為に割り当てられた.Brain Age とテトリスグ
ループの被験者は,4 週間1 日約15 分,1 週につき少なくとも5 日間それらのゲームを行った.認知機能の計測
は,トレーニングの前後に実施された.認知機能は,8 つのカテゴリー(流動性知能,実行機能,ワーキングメモ
リ,短期記憶,注意,処理速度,視覚の能力,読解力)に分類された.結果と考察:我々の結果は,商業用の脳ト
レーニングゲームが若い成人で実行機能,ワーキングメモリ,処理速度を改善することを示した.さらに,人気が
あるパズルゲームは,脳トレーニングゲームを行うことと比較して,注意及び視覚空間能力の向上を生じること
ができる.本研究は,脳トレーニングゲームが認知機能(実行機能,ワーキングメモリ,処理速度)に対して有益
な影響があるという科学的な証拠が示された.結論:私達の結果は,誰もが脳訓練ゲームをするべきであること
を示さない.しかし,商業用の脳トレーニングゲームは認識機能を若干向上させる単純で便利な手段であるかも
しれない.我々は,調査結果が教育や臨床フィールドでアプリケーションに非常に関連すると確信している.