研究者詳細

顔写真

ナカオ　ミツユキ
中尾　光之
Mitsuyuki Nakao
所属
未踏スケールデータアナリティクスセンター　データアナリティクス研究部門
職名
総長特命教授
学位

  • 工学博士（東北大学）

  • 工学修士（東北大学）

経歴 7

  • 2022年4月 ～ 継続中
    東北大学　未踏スケールデータアナリティクスセンター　総長特命教授

  • 2003年4月 ～ 2022年3月
    東北大学　大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻　教授

  • 1993年4月 ～ 2003年3月
    東北大学　大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻　准教授

  • 1992年5月 ～ 1993年3月
    東北大学　工学部 電気情報物理工学科　助教授

  • 1987年4月 ～ 1992年4月
    東北大学　工学部 電気情報物理工学科　助手

  • 1985年10月 ～ 1987年3月
    東北大学 情報処理教育センター　助手

  • 1984年4月 ～ 1985年9月
    財団法人 東京都老人総合研究所　総合研究部　助手

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委員歴 5

  • Sleep and Biological Rhythms (Blackwell Publication)　advisor board member

    2004年4月 ～ 継続中

  • 計測自動制御学会　ライフエンジニアリング部門長

    2017年 ～ 2018年

  • 電子情報通信学会　専門別研究会MEとバイオサイバネティクス研究会長

    2016年 ～ 2017年

  • 日本睡眠学会　理事

    2004年7月 ～ 2012年6月

  • 日本生体医工学会　専門別研究会会長

    2002年5月 ～ 2012年4月

所属学協会 7

  • 日本生体医工学会

  • 電子情報通信学会

  • 日本時間生物学会

  • 日本睡眠学会

  • 日本生物物理学会

  • 日本生理学会

  • 国際電気電子学会(IEEE)

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研究キーワード 31

  • 包括脳ネットワーク

  • コンパ-トメントモデル

  • 脊髄損傷

  • 転写フィードバックモデル

  • 明暗サイクル

  • 指数関数的成長

  • シナプス入力統合特性

  • 最適制御

  • 制御規範

  • 分子制御ネットワークモデル

  • 休息-活動サイクル

  • DSI

  • 引き込み

  • 視交差上核

  • 樹状突起

  • アトラクタ

  • 準安定性

  • 大域的抑制

  • 逆説睡眠

  • インパルス応答

  • 時差飛行

  • 心臓血管系

  • 再同調

  • シナプスの棲み分け

  • 除波睡眠

  • 夢見

  • 海馬

  • 神経回路網モデル

  • 徐波睡眠

  • fゆらぎ

  • 1

研究分野 6

  • 人文・社会 / 言語学 /

  • ライフサイエンス / 生体材料学 /

  • ライフサイエンス / 生体医工学 /

  • ライフサイエンス / 神経科学一般 /

  • ものづくり技術（機械・電気電子・化学工学） / 制御、システム工学 /

  • 情報通信 / 生命、健康、医療情報学 /

論文 199

  1. Statistical Modeling of Subjective Sleep Quality

    S. Choilek, A. Karashima, I. Motoike, N. Katayama, K. Kinoshita, M. Nakao

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference　2023　1-6　2023年7月1日

    DOI： 10.1109/EMBC40787.2023.10340638 　

    eISSN：2694-0604

  2. A computational model to explore how temporal stimulation patterns affect synapse plasticity. 国際誌

    Ryota Amano, Mitsuyuki Nakao, Kazumichi Matsumiya, Fumikazu Miwakeichi

    PloS one　17　(9)　e0275059　2022年

    DOI： 10.1371/journal.pone.0275059 　

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    Plasticity-related proteins (PRPs), which are synthesized in a synapse activation-dependent manner, are shared by multiple synapses to a limited spatial extent for a specific period. In addition, stimulated synapses can utilize shared PRPs through synaptic tagging and capture (STC). In particular, the phenomenon by which short-lived early long-term potentiation is transformed into long-lived late long-term potentiation using shared PRPs is called "late-associativity," which is the underlying principle of "cluster plasticity." We hypothesized that the competitive capture of PRPs by multiple synapses modulates late-associativity and affects the fate of each synapse in terms of whether it is integrated into a synapse cluster. We tested our hypothesis by developing a computational model to simulate STC, late-associativity, and the competitive capture of PRPs. The experimental results obtained using the model revealed that the number of competing synapses, timing of stimulation to each synapse, and basal PRP level in the dendritic compartment altered the effective temporal window of STC and influenced the conditions under which late-associativity occurs. Furthermore, it is suggested that the competitive capture of PRPs results in the selection of synapses to be integrated into a synapse cluster via late-associativity.

  3. Subjective sleep quality, quantitative sleep features, and their associations dependent on demographic characteristics, habitual sleep–wake patterns, and distinction of weekdays/weekends 査読有り

    Siwalee Choilek, Akihiro Karashima, Ikuko Motoike, Norihiro Katayama, Kengo Kinoshita, Mitsuyuki Nakao

    Sleep and Biological Rhythms　2021年5月9日

    出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC

    DOI： 10.1007/s41105-021-00326-9 　

    ISSN：1446-9235

    eISSN：1479-8425

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    <title>Abstract</title>Generally applicable qualifications of sleep and principles for achieving better sleep are difficult to design, because sleep quality can depend on individual demographic characteristics and lifestyles. In this study, the static and dynamic features of sleep–wake patterns were analyzed in association with quantitative sleep-related parameters and self-rated sleep quality to serve as a practical selection of sleep–wake patterns fitted to individual conditions. Data obtained over a 2-week period by actigraphy from university students and information technology workers were measured to obtain a daily subjective rating of sleep quality using the Oguri–Shirakawa–Azumi (OSA) sleep inventory. Qualitative sleep quality in terms of OSA score and quantitative sleep-related and chronobiological features were analyzed with regard to their dependency on the demographic characteristics, habitual sleep–wake patterns (HSWP), and distinction of weekdays/weekends. Multi-factor ANOVA was used to further investigate their dependencies regarding multiple ways of interactions between the demographic characteristics, HSWP, and distinction of weekdays/weekends. Subjective sleep quality and quantitative sleep-related parameters depended on the demographic characteristics, and so did their associations. The classification of day-to-day variations in HSWP showed four clusters that were effective factors for understanding their dependencies. Multi-factor analysis revealed demographic characteristics, HSWP, distinction of weekdays/weekends, and their multi-way interactions up to 3rd order as significant effectors of qualitative and quantitative quality of sleep. This study clarified how quantitative sleep-related parameters, subjective sleep quality, and their associations depended on demographic characteristics. Furthermore, their dependency was understood as a combination of multi-way interactions between the demographic characteristics, HSWP, and the distinction of weekdays/weekends. Our findings could provide a basis for the design of individually matched sleep–wake patterns.

  4. Estimation of Retinotopic Map of Awake Mouse Brain Based upon Retino-Cortical Response Model.

    R. Togawa, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    EMBC　4092-4094　2021年

    DOI： 10.1109/EMBC46164.2021.9630950 　

  5. Multimodal Functional Analysis Platform: 3. Spherical Treadmill System for Small Animals. 国際誌 査読有り

    Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao, Tetsu Tanaka, Makoto Osanai, Hajime Mushiake

    Advances in experimental medicine and biology　1293　493-500　2021年

    DOI： 10.1007/978-981-15-8763-4_33 　

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    In the application of advanced neuroscience techniques including optogenetics to small awake animals, it is often necessary to restrict the animal's movements. A spherical treadmill is a beneficial option that enables virtual locomotion of body- or head-restrained small animals. Besides, it has a wide application range, including virtual reality experiments. This chapter describes the fundamentals of a spherical treadmill for researchers who want to start experiments with it. First, we describe the physical aspect of a spherical treadmill based on the simple mechanical analysis. Next, we explain the basics of data logging and preprocessing for behavioral analysis. We also provide simple computer programs that work for the purpose.

  6. Consistency index of daily activity pattern and its correlations with subjective ratings of QOL 査読有り

    Ryota Amano, Akihiro Karashima, Ikuko Motoike, Norihiro Katayama, Kengo Kinoshita, Mitsuyuki Nakao

    Sleep and Biological Rhythms　18　(4)　297-304　2020年

    DOI： 10.1007/s41105-020-00271-z 　

    ISSN：1446-9235

    eISSN：1479-8425

  7. Is Sticking to Highly Regular Sleep/Wake Timing Good for Health? -- A quantitative study of associations between sleep/wake habit, objective sleep-related parameters, and subjective sleep quality --

    Siwalee Choilek, Ikuko N. Motoike, Toshihiro Uchibayashi, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    信学技報, MBE2019-35　119　(224)　35-36　2019年10月

  8. Relationship between Dynamics of Physiological Signals and Subjective Quality of Life and Its Lifestyle Dependency 査読有り

    R. Amano, A. Karashima, I. Motoike, N. Katayama, K. Kinoshita, M. Nakao

    Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS　546-549　2019年7月

    DOI： 10.1109/EMBC.2019.8857083 　

    ISSN：1557-170X

  9. 自己評価による睡眠の質と関連した、睡眠中の手首運動の定量的特性(Quantitative characterization of wrist movements during sleep in relation to self-rating sleep quality)

    Choilek Siwalee, Motoike Ikuko N., Uchibayashi Toshihiro, Karashima Akihiro, Katayama Norihiro, Nakao Mitsuyuki

    Sleep and Biological Rhythms　16　(4)　480-480　2018年10月

    出版者・発行元： (一社)日本睡眠学会

    ISSN：1446-9235

    eISSN：1479-8425

  10. メチマゾール誘発一過性甲状腺機能低下症マウスの行動試験と安静時脳機能結合の解析

    吉田 侑冬, 内田 竜生, 内田 克哉, 井樋 慶一, 中尾 光之, 片山 統裕

    信学技報　MBE2018-33　31　2018年10月

  11. Resting-state functional connectivity analysis of the mouse brain using intrinsic optical signal imaging of cerebral blood volume dynamics 査読有り

    Yuto Yoshida, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    Physiological Measurement　39　(5)　054003　2018年5月24日

    DOI： 10.1088/1361-6579/aac033 　

    ISSN：1361-6579 0967-3334

  12. 活動状態依存性に変化するHRVダイナミクスと主観的睡眠評価

    天野 領太, 辛島 彰洋, 元池 育子, 片山 統裕, 木下 賢吾, 中尾 光之

    生体医工学　Annual56　(Abstract)　S331-S331　2018年

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.annual56.s331 　

    ISSN：1347-443X

    eISSN：1881-4379

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    活動度や心拍変動(HRV)を長期計測し、そのダイナミクスを用いて被験者の生理機能や病態を特徴づけようとする研究は数多くある。しかし、HRVダイナミクスは姿勢や睡眠覚醒などの生理状態によって変化することから、機能的な特徴づけは簡単ではない。本研究では、22名の被験者（男14名、女8名、年齢分布23±3才）について、3軸加速度から状態カテゴリ（歩行、座位／立位、臥位）を推定すると共に、HRVを同時計測し、その状態依存性ダイナミクスを求めた。さらに、被験者の生理機能を総合的に特徴づけるために、最も深い睡眠である徐波睡眠を基底状態と考え、その時のダイナミクスを基準として状態依存性HRVダイナミクスを相対化した。また、主観的な睡眠評価と対応付けて解析を行った。その結果、主観的な睡眠評価によって３状態のHRVダイナミクスの関係性に違いがみられた。今後、睡眠の質と心臓血管制御系ダイナミクスについてさらに詳細に調べていきたい。

  13. 眼位・瞳孔径変動を考慮した内因性光信号イメージングに基づく覚醒時マウス脳視野地図の推定 査読有り

    外川 龍之介, 奥畑 大悟, 吉田 侑冬, 中尾 光之, 片山 統裕

    生体医工学　56　(4)　157-163　2018年

    DOI： 10.11239/jsmbe.56.157 　

  14. 【睡眠科学の新潮流】睡眠時神経活動と睡眠 覚醒制御機構の数理モデル

    辛島 彰洋, 中尾 光之

    医薬ジャーナル　53　(2)　669-675　2017年2月

    出版者・発行元： (株)医薬ジャーナル社

    ISSN：0287-4741

  15. Partial correlation-based functional connectivity analysis of the optical intrinsic signals of the mouse neocortex during resting state 査読有り

    Yuto Yoshida, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    Proceeding of the 8th International Workshop on Biosignal Interpretation (BSI2016)　53-56　2016年9月2日

  16. Evaluation of Multidrug Cancer Chronotherapy Based on Cell Cycle Model under Influences of Circadian Clock 査読有り

    Hiroshi Inokawa, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    2016 38TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　1439-1442　2016年

    DOI： 10.1109/EMBC.2016.7590979 　

    ISSN：1557-170X

  17. Model-based Evaluation of mutidrug cancer chronotherapy

    Hiroshi Inokawa, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    XIV European Biological Rhythms Society (EBRS) & IV World Congress of Chronobiology (WCC)　56-56　2015年8月

  18. Velocity Response-based Modeling of Photoperiod-dependent Synchronization Patterns of Pacemaker Cells in Suprachiasmatic Nucleus 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Ayumi Yoshioka, Norihiro Katayama

    XIV European Biological Rhythms Society (EBRS) & IV World Congress of Chronobiology (WCC)　65-65　2015年8月

  19. 独立成分分析を用いた内因性光信号の光源ノイズ除去アルゴリズムと評価 査読有り

    吉田侑人, 中川大輝, 辛島彰洋, 中尾光之, 片山統裕

    生体医工学　53　(6)　328-335　2015年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.11239/jsmbe.53.328 　

    ISSN：1347-443X 1881-4379

  20. Reduction of Light Source Noise from Optical Intrinsic Signals of Mouse Neocortex by using Independent Component Analysis 査読有り

    Yuto Yoshida, Daiki Nakagawa, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    2015 37TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　6277-6280　2015年

    DOI： 10.1109/EMBC.2015.7319827 　

    ISSN：1557-170X

  21. Modeling of Feedback Mechanisms in Suprachiasmatic Nucleus. 招待有り 査読有り

    M. Nakao, M. Suzuki, H. Okayama, A. Karashima, N. Katayama

    "Dynamics of Circadian Oscillation in the Suprachiasmatic Nucleus", Ken-ichi Honma ed., Hokkaido Univ Press　115-128　2014年

  22. Entrainability of Cell Cycle Oscillator Models with Exponential Growth of Cell Mass 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Tsog-Erdene Enkhkhudulmur, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima

    2014 36TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　6826-6829　2014年

    DOI： 10.1109/EMBC.2014.6945196 　

    ISSN：1557-170X

  23. ウレタン麻酔下マウスの大脳皮質における緑色自家蛍光と自発脳波の相関関係 査読有り

    片山統裕, 中川大輝, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之

    計測自動制御学会論文集　50　(8)　602-607　2014年

    DOI： 10.9746/sicetr.50.602 　

  24. Targeted subcortical nerve recruitment by controlling waveform of electrical stimulation for MRI-guided surgical ablation 査読有り

    Ayako Ueno, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Advanced Biomedical Engineering　3　139-146　2014年

    出版者・発行元： Japanese Society for Medical and Biological Engineering

    DOI： 10.14326/abe.3.139 　

    ISSN：2187-5219

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    MRI-guided surgical ablation has been used as a novel technique to achieve minimally invasive glioma resection. In this surgery, low-power thermal energy is supplied via a laser probe, which is inserted into the patients brain to coagulate the tumor region. To position the laser probe precisely, intraoperative MRI is performed. However, MRI images cannot provide sufficient details regarding the fiber tracts. In order for surgeons to know the spatial distribution of subcortical nerve tracts and improve safety during surgery, we propose the use of subcortical mapping to support MRI-guided surgical ablation. Conventional electrical stimulation using biphasic rectangular pulses has poor selectivity in nerve recruitment, and precise spatial distribution of nerve fibers in the subcortical region is difficult to obtain. In this study, we conducted computer simulations to determine which waveform of stimulation results in better spatial selectivity. We used a multi-layer volume conductor model of the human skull and neocortex, in which a mathematical model of a human myelinated nerve fiber was embedded. We numerically calculated the nerve responses to extracellular stimulation provided by an electrode attached to the laser probe inserted into the white matter. We evaluated the distance and diameter selectivity of a solitary test pulse alone and that of conditioning stimuli consisting of a triangular waveform and burst pulses followed by the test pulse. The results showed that the distance and diameter selectivity are markedly improved when using conditioning stimuli prior to the test pulse. A mechanism for improvement of selectivity can be explained based on the nonlinear dynamic properties at the axonal node. These results suggest that the novel conditioning waveform has the potential to provide detailed information of nerve fiber tracts to surgeons during MRI-guided surgical ablation.

  25. Development of Distance-Selective Nerve Recruitment for Subcortical Brain Mapping by Controlling Stimulation Waveforms 査読有り

    Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    2013 35TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　1879-1882　2013年

    DOI： 10.1109/EMBC.2013.6609891 　

    ISSN：1557-170X

  26. Contribution of Visual Feedback to the Hippocampal Theta Activity in Mice 招待有り 査読有り

    Norihiro Katayama, Keita Hidaka, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    2013 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON AWARENESS SCIENCE AND TECHNOLOGY & UBI-MEDIA COMPUTING (ICAST-UMEDIA)　306-307　2013年

    DOI： 10.1109/ICAwST.2013.6765453 　

  27. Reconstruction of Fetal Vector Electrocardiogram from Maternal Abdominal Signals under Fetus Body Rotations 査読有り

    Yuji Nabeshima, Yoshitaka Kimura, Takuro Ito, Kazunari Ohwada, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    2013 35TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　7338-7341　2013年

    DOI： 10.1109/EMBC.2013.6611253 　

    ISSN：1557-170X

  28. Is autonomy working under unconscious state of sleep? 招待有り 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama

    2013 International Joint Conference on Awareness Science and Technology and Ubi-Media Computing: Can We Realize Awareness via Ubi-Media?, iCAST 2013 and UMEDIA 2013　304-305　2013年

    出版者・発行元： IEEE Computer Society

    DOI： 10.1109/ICAwST.2013.6765452 　

  29. Improvement of diameter selectivity in nerve recruitment using multi-cuff electrodes 査読有り

    Ayako Ueno, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Advanced Biomedical Engineering　1　36-42　2012年12月

    DOI： 10.14326/abe.1.36 　

  30. Development of an Immersive Virtual Reality System for Mice 査読有り

    Norihiro Katayama, Keita Hidaka, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    SICE Annual Conference (SICE), 2012 Proceedings of　211-214　2012年8月

  31. Suppression of anodal break excitation by electrical stimulation with down-staircase waveform for distance-selective nerve recruitment 査読有り

    Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS　2012　211-214　2012年

    DOI： 10.1109/EMBC.2012.6345907 　

    ISSN：1557-170X

  32. 階段状波形を有する細胞外電気刺激に対する有髄神経線維モデルの軸間ダイナミクス 査読有り

    上野彩子, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学　2012年

    DOI： 10.11239/jsmbe.49.896 　

  33. 時空間混合を解く複素独立成分分析を用いたニューロン活動の弁別アルゴリズムとその評価 査読有り

    白石泰士, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学　50　(1)　52-61　2012年

    出版者・発行元： (公社)日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.50.52 　

    ISSN：1347-443X

    eISSN：1881-4379

  34. Pontine-wave associated synchronization between hippocampal and amygdala theta waves: a physiological process for sleep-dependent memory processing 査読有り

    Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    WorldSleep　2011年10月

  35. Towards in silico modeling of suprachiasmatic nucleus 査読有り

    M.Nakao, A.Karashima, N.Katayama

    3rd international conference on cognitive neurodynamics　2011年6月9日

  36. Neural modeling for cooperative/competitive regulation of REM sleep with NREM sleep and wakefulness 査読有り

    Akihiro Karashima, Yuichi Tamakawa, Yoshimasa Koyama, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    Rapid Eye Movement Sleep: Regulation and Function　437-449　2011年1月1日

    出版者・発行元： Cambridge University Press

    DOI： 10.1017/CBO9780511921179.045 　

  37. Parameter space analysis of extracellular electrical stimulation having staircase waveform for selective excitation of myelinated axons

    Ayako Ueno, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　71　E78-E78　2011年

    DOI： 10.1016/j.neures.2011.07.333 　

    ISSN：0168-0102

  38. Accuracy of position estimation of neuron by using extracellular action potential waveforms recorded with multi-site electrodes 査読有り

    Norihiro Katayama, Hou Son, Yasushi Shiraishi, Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　71　E307-E307　2011年

    DOI： 10.1016/j.neures.2011.07.1338 　

    ISSN：0168-0102

  39. Parameter Exploration of Staircase-shape Extracellular Stimulation for Targeted Stimulation of Myelinated Axon 査読有り

    Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    2011 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　912-915　2011年

    ISSN：1557-170X

  40. 階段状波形を有する細胞外電気刺激に対する有髄神経線維モデルの軸間ダイナミクス 査読有り

    上野彩子, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学　49　(6)　896-903　2011年

    出版者・発行元： (公社)日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.49.896 　

    ISSN：1347-443X

    eISSN：1881-4379

  41. Separation of Multiunit Signals by Independent Component Analysis in Complex-valued Time-Frequency Domain 査読有り

    Yasushi Shiraishi, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    2011 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY (EMBC)　4410-4413　2011年

    ISSN：1557-170X

  42. 学生の研究活動におけるプロジェクトマネジメントの有効性 査読有り

    宮西洋太郎, 庄子栄光, 樋地正浩, 村上隆生, 岩本正敏, 脇山俊一郎, 富樫敦, 曽根秀昭, 中尾光之

    FIT2010(第９回情報科学技術フォーラム)　139-146　2010年9月7日

  43. 理念共有型の地域産学協同IT人材育成体系の形成 査読有り

    庄子栄光, 宮西洋太郎, 樋地正浩, 岩本正敏, 脇山俊一郎, 富樫敦, 曽根秀昭, 中尾光之

    FIT2010(第９回情報科学技術フォーラム)　133-137　2010年9月7日

  44. Enhancement of Synchronization Between Hippocampal and Amygdala Theta Waves Associated With Pontine Wave Density 査読有り

    Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY　103　(5)　2318-2325　2010年5月

    DOI： 10.1152/jn.00551.2009 　

    ISSN：0022-3077

    eISSN：1522-1598

  45. Top-down modeling of hierarchical biological clock mechanisms 招待有り 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Hiroshi Okayama, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama

    SLEEP AND BIOLOGICAL RHYTHMS　8　(2)　106-113　2010年4月

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2009.00414.x 　

    ISSN：1446-9235

    eISSN：1479-8425

  46. Prediction of sleepiness based on auditory evoked potential 査読有り

    Y. Yasui, A. Karashima, H. Nakatani, H. Okubo, N. Katayama, M. Nakao

    5th Int Sympo Med, Bio-, Nano-Electronics　121-122　2010年2月

  47. Analysis of spatiotemporal profile of extracellular action potential of a hippocampal pyramidal neuron: a computer simulation study 査読有り

    H. Son, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao

    5th Int Sympo Med, Bio-, Nano-Electronics　119-120　2010年2月

  48. Various defuzzification methods on DNA similarity matching using fuzzy inference system 査読有り

    M.Rahmat Widyanto, Nurtami Soedarsono, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics　14　(3)　247-255　2010年

    出版者・発行元： Fuji Technology Press

    DOI： 10.20965/jaciii.2010.p0247 　

    ISSN：1883-8014 1343-0130

  49. ヒト睡眠・覚醒リズムのユーティリティモデルを作る 招待有り

    中尾光之, 石浦大樹, 辛島彰洋, 片山統裕

    時間生物学　15　(2)　15-20　2009年11月

  50. Role of P wave in amygdala and hippocampal theta synchronization during REM sleep in rats

    A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    ASRS, JSSR, JSC, joint congress 2009, program & abstracts　2009年10月24日

  51. ヒト睡眠・覚醒リズムのユーティリティモデルを作る

    中尾 光之, 石浦 大輔, 辛島 彰洋, 片山 統裕

    時間生物学　15　(2)　40-49　2009年10月

    出版者・発行元： 日本時間生物学会

    ISSN：1348-2025

  52. EFFECT OF SLEEP ON AUDITORY EVOKED POTENTIAL 査読有り

    Akihiro Karashima, Hirofumi Okubo, Norihiro Katayama, Hiroto Nakatani, Mitsuyuki Nakao

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES　59　521-521　2009年

    ISSN：1880-6546

  53. Multi-neuron Action Potentials Recorded with Tetrode are not Instantaneous Mixtures of Single Neuronal Action Potentials 査読有り

    Yasushi Shiraishi, Norihiro Katayama, Tetsuya Takahashi, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    2009 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOLS 1-20　1　4019-4022　2009年

    DOI： 10.1109/IEMBS.2009.5333505 　

    ISSN：1557-170X

  54. Modeling of Segmentation Clock Mechanism in Presomitic Mesoderm 査読有り

    A. Kazama, A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    2009 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOLS 1-20　1　3267-3270　2009年

    DOI： 10.1109/IEMBS.2009.5333510 　

    ISSN：1557-170X

  55. 神経スパイクの相互相関解析を利用したシナプス結合強度のモデルベース推定法 査読有り

    菊池修, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学　46　(6)　667-674　2008年12月

    出版者・発行元： (公社)日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.46.667 　

    ISSN：1347-443X

    eISSN：1881-4379

  56. 複数ニューロン記録用多重電極の設計支援を志向した３次元神経組織モデルの構築 査読有り

    久保貴嗣, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学　46　(6)　675-683　2008年12月1日

    出版者・発行元： (公社)日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.46.675 　

    ISSN：1347-443X

    eISSN：1881-4379

  57. Synchronization of amygdala and hippocampal theta rhythm during REM sleep in rats

    A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    Ann Meet SFN　2008年11月

  58. Auditory brainstem responses during wakefulness and sleep

    H. Okubo, A. Karashima, N. Katayama, H. Nakatani, M. Nakao

    Ann Meet SFN　2008年11月

  59. Instantaneous theta and alpha rhythm of EEG is related to impairment of drive performance in humans

    K. Watanabe, H. Nakatani, A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    Ann Meet SFN　2008年11月

  60. Progressive changes in sleep electroencephalogram dynamics in the rat barrel cortex associated with long-term alternation of sensory input activities 査読有り

    Naoko Iwasaki, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    SLEEP AND BIOLOGICAL RHYTHMS　6　(4)　208-214　2008年10月

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2008.00363.x 　

    ISSN：1446-9235

  61. Balanced reorganization of hippocampal CA3 neural network in vitro 査読有り

    O. Kikuchi, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　2008年3月5日

  62. A three-dimensional model of hippocampal tissue for assessment of multisite electrode characteristics 査読有り

    T. Kubo, N. Katayama, O. Kikuchi, A. Karashima, M. Nakao

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　2008年3月5日

  63. Complex-valuded ICA-based realtime spike sorting system for multisite electrode recordings 査読有り

    Y. Shiraishi, N. Katayama, T. Takahashi, O. Kikuchi, A. Karashima, M. Nakao

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　2008年3月5日

  64. Robustness of the Blind Source Separation with Reference against Uncertainties of the Reference Signals 査読有り

    Totnoyuki Netabayashi, Yoshitaka Kimura, Shinichi Chida, Takuro Ito, Kazunari Ohwada, Norihiro Katayama, Kunihiro Okamura, Mitsuyuki Nakao

    2008 30TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOLS 1-8　1875-+　2008年

    ISSN：1557-170X

  65. The 3D Position Estimation of Neurons in the Hippocampus Based on the Multi-site Multi-unit Recordings with Silicon Tetrodes 査読有り

    Takashi Kubo, Norihiro Katayama, Akibiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    2008 30th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, Vols 1-8　5021-5024　2008年

    ISSN：1557-170X

  66. Mathematical model of eukaryotic cell cycle and its respobnse to weel stimulation

    Y. Cheng, A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    2nd World Congress of Chronobiology, Program and Abstract,　92　2007年11月

  67. Phase-locking of spontaneous and tone-elicited pontine waves to hippocampal theta waves during REM sleep in rats 査読有り

    Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    BRAIN RESEARCH　1182　(4)　73-81　2007年11月

    DOI： 10.1016/j.brainres.2007.08.060 　

    ISSN：0006-8993

  68. Integrated model incorporating circadian phase dynamics and the thermoregulatory mechanism of sleep 査読有り

    Daiki Ishiura, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    SLEEP AND BIOLOGICAL RHYTHMS　5　(4)　259-270　2007年10月

    DOI： 10.1111/j.1479-8425,2007.00319 　

    ISSN：1446-9235

    eISSN：1479-8425

  69. Model and actual neuronal activities during transition from NREM to REM sleep

    A. Karashima, Y. Koyama, N. Katayama, M. Nakao

    Proc. World Cong World Federation of Sleep Research　5　A56　2007年9月

  70. Mathematical models of regulatory mechanisms of sleep-wake rhythms 招待有り 査読有り

    M. Nakao, A. Karashima, N. Katayama

    CELLULAR AND MOLECULAR LIFE SCIENCES　64　(10)　1236-1243　2007年5月

    DOI： 10.1007/s00018-007-6534-z 　

    ISSN：1420-682X

    eISSN：1420-9071

  71. An attempt of modeling signal transduction system in neurons: Computer simulation of PKC translocation wave along dendrites of cerebellar Purkinje cells 査読有り

    Katayama Norihiro, Bao Jio, Karashima Akihiro, Nakao Mitsuyuki, Tsubokawa Hiroshi

    NEUROSCIENCE RESEARCH　58　S28-S28　2007年

    DOI： 10.1016/j.neures.2007.06.166 　

    ISSN：0168-0102

  72. Modeling of extracellular multiple neuronal activities in the three-dimensional hippocampal tissue based on the fluctuation analysis 査読有り

    Takashi Kubo, Norihiro Katayama, Osamu Kikuchi, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    AIP Conference Proceedings　922　577-580　2007年

    DOI： 10.1063/1.2759745 　

    ISSN：0094-243X 1551-7616

  73. 縮約と遡行による階層的生体リズム機構のモデル化 査読有り

    中尾光之, 岡山大, 片山統裕, 辛島彰洋

    電気学会論文誌Ｃ　127　(10)　1486-1490　2007年

    出版者・発行元：

    DOI： 10.1541/ieejeiss.127.1486 　

    ISSN：1348-8155 0385-4221

  74. A novel extraction method of fetal electrocardiogram from the composite abdominal signal 査読有り

    Michiyoshi Sato, Yoshitaka Kimura, Shinichi Chida, Takuya Ito, Norihiro Katayama, Kunihiro Okamura, Mitsuyuki Nakao

    IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING　54　(1)　49-58　2007年1月

    DOI： 10.1109/TBME.2006.883791 　

    ISSN：0018-9294

  75. Recurrent excitation of in vitro hippocampal CA3 neurons in response to local glutamate stimulation

    O. Kikuchi, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao

    Annual Meeting of Society for Neuroscience　796.13　2006年11月11日

  76. Measurement method for the fetal electrocardiogram 査読有り

    Yoshitaka Kimura, Takuya Ito, Fumiaki Matuyama, Shinichi Chida, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao, Kunihiro Okamura

    MINIMALLY INVASIVE THERAPY & ALLIED TECHNOLOGIES　15　(4)　214-217　2006年8月

    DOI： 10.1080/13645700600845654 　

    ISSN：1364-5706

  77. 心臓血管制御系のモデル化

    伊藤 健太, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    生体医工学　44　(2)　320-320　2006年6月

    出版者・発行元： (公社)日本生体医工学会

    ISSN：1347-443X

    eISSN：1881-4379

  78. A quartet neural system model orchestrating sleep and wakefulness mechanisms 査読有り

    Y Tamakawa, A Karashima, Y Koyama, N Katayama, M Nakao

    JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY　95　(4)　2055-2069　2006年4月

    DOI： 10.1152/jn.00575.2005 　

    ISSN：0022-3077

    eISSN：1522-1598

  79. Estimation of the local neuronal connectivity in the hippocampus in vitro

    Osamu Kikuchi, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　P-34　2006年2月3日

  80. Wavelet-based neuronal spike sorting method for tetrode-recording data

    Tetsuya Takahashi, Norihiro Katayama, Osamu Kikuch, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　P-33　2006年2月3日

  81. Characterization of cardiovascular dynamics of spinal injury patients

    Takayasu Sakamoto, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao, Masanori Munakata

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　P-32　2006年2月3日

  82. Modeling of somite segmentation clock

    Akihiro Kazama, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    Intl Sympo Bio- and Nano-Electronics　P-31　2006年2月3日

  83. The developing and learning brain during sleep 査読有り

    Mitsuyuki Nakao

    Sleep and Biological Rhythms　4　(1)　2-3　2006年2月

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2006.00200.x 　

    ISSN：1446-9235 1479-8425

  84. Fluctuations and synchronizations of neural activities during sleep: Neural basis of possible sleep functions? 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Akihiro Karashima, Naoko Iwasaki, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Sleep and Biological Rhythms　4　(1)　44-54　2006年2月

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2006.00206.x 　

    ISSN：1446-9235 1479-8425

  85. Fetal ECG extraction with fast nonlinear state space projections 査読有り

    Y. Kimura, T. Ito, F. Matuyama, S. Chiba, M. Seno, N. Katayama, K. Okamura, M. Nakao

    Int Workshop Biosignal Interpretation (BSI2005)　45-47　2005年9月

  86. Temporally correlated neuronal discharges induced by local glutamate application in the recurrent neural network of hippocampus in vitro 査読有り

    O. Kikuchi, N. Katayama, A. Karashima, M. Nakao

    Int Workshop Biosignal Interpretation (BSI2005)　179-182　2005年9月

  87. Toward hierarchical modeling of biological clock mechanisms 査読有り

    M. Nakao

    Proc. SICE Ann. Conf.　3531-3536　2005年9月

  88. Instantaneous acceleration and amplification of hippocampal theta wave coincident with phasic pontine activities during REM sleep 査読有り

    A Karashima, M Nakao, N Katayama, K Honda

    BRAIN RESEARCH　1051　(1-2)　50-56　2005年7月

    DOI： 10.1016/j.brainres.2005.05.055 　

    ISSN：0006-8993

  89. Sleep EEG dynamics in rat barrel cortex associated with sensory deprivation 査読有り

    N Iwasaki, A Karashima, Y Tarnakawa, N Katayama, M Nakao

    NEUROREPORT　15　(17)　2681-2684　2004年12月

    DOI： 10.1097/00001756-200412030-00026 　

    ISSN：0959-4965

  90. カルバコールにより賦活される海馬神経回路の時空間ダイナミクス 査読有り

    片山統裕, 菊池修, 渡邊直樹, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学　42　(4)　269-276　2004年12月

    DOI： 10.11239/jsmbe2002.42.269 　

  91. Accelerations of hippocampal theta wave associated with pontine wave occurrence during REM sleep in rats 査読有り

    A. Karashima, M. Nakao, K. Honda, N, Iwasaki, N. Katayama

    Ann Meet Soc Neurosci　2004年11月

  92. Theta wave amplitude and frequency are differentially correlated with pontine waves and rapid eye movements during REM sleep in rats 査読有り

    A Karashima, M Nakao, K Honda, N Iwasaki, N Katayama, M Yamamoto

    NEUROSCIENCE RESEARCH　50　(3)　283-289　2004年11月

    DOI： 10.1016/j.neures.2004.07.007 　

    ISSN：0168-0102

  93. Noise-induced metastability in the Hodgkin-Huxley neural network 査読有り

    N. Katayama, K. Sakamoto, M. Nakao, M. Yamamoto

    Proc. NOLTA 2004　505-508　2004年11月

  94. Metastable dynamics of the Hodgkin-Huxley neural network driven by noise 査読有り

    N. Katayama, K. Sakamoto, M. Nakao, M. Yamamoto

    Proc. Intl. Workshop Biol. Inspired Comput.　126-129　2004年11月

  95. Modeling interactions between photic and nonphotic entrainment mechanisms in transmeridian flights 査読有り

    M Nakao, K Yamamoto, K Honma, S Hashimoto, S Honma, N Katayama, M Yamamoto

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　91　(3)　138-147　2004年9月

    DOI： 10.1007/s00422-004-0502-6 　

    ISSN：0340-1200

  96. Simulating transmeridian flights 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Keisuke Yamamoto, Ken-Ichi Honma, Satoko Hashimoto, Sato Honma, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Sleep and Biological Rhythms　2　(1)　S54　2004年5月

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2004.00113.x 　

    ISSN：1446-9235

  97. Modeling of the suprachiasmatic nucleus based on reduced molecular clock mechanisms 査読有り

    M Nakao, Y Nishimura, K Aoki, N Katayama

    PROCEEDINGS OF THE 26TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOLS 1-7　26　2897-2900　2004年

    ISSN：1094-687X

  98. Stability of rhythm trajectory generated by feedback loop models 査読有り

    Y. Nishimura, M. Nakao, N. Katayama, M. Yamamoto

    1st world congress of chronobiology　2003年9月

  99. Period and phase adjustments of human circadian rhythms in the real world 査読有り

    K Honma, S Hashimoto, M Nakao, S Honma

    JOURNAL OF BIOLOGICAL RHYTHMS　18　(3)　261-270　2003年6月

    DOI： 10.1177/0748730403253394 　

    ISSN：0748-7304

  100. A real-time rapid eye movement sleep analyzer equipped with a portable wide-band polygraphic recorder 査読有り

    Mitsuaki Yamamoto, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao, Ryo Kitahara, Takashi Ueno, Ikuo Takeuchi, Noboru Ohki

    Sleep and Biological Rhythms　1　(2)　175-177　2003年3月1日

    出版者・発行元： Springer Tokyo

    DOI： 10.1046/j.1446-9235.2003.00038.x 　

    ISSN：1479-8425 1446-9235

  101. A facial topographic profile of rapid eye movements anticipatory phasic potentials 査読有り

    Ryo Kitahara, Mitsuaki Yamamoto, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao, Masato Hattori, Takashi Ueno

    Sleep and Biological Rhythms　1　(2)　151-152　2003年3月1日

    出版者・発行元： Springer Tokyo

    DOI： 10.1046/j.1446-9235.2003.00028.x 　

    ISSN：1479-8425 1446-9235

  102. Changes in the dynamics of sleep electroencephalogram in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivation 査読有り

    Naoko Iwasaki, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Sleep and Biological Rhythms　1　(2)　155-157　2003年3月1日

    出版者・発行元： Springer Tokyo

    DOI： 10.1046/j.1446-9235.2003.00030.x 　

    ISSN：1479-8425 1446-9235

  103. Characterization of Baroreflex Response under Head-up Tilting

    M. Nakao, F. Ito, M. Munakata, N. Katayama, M. Yamamoto

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings　1　256-259　2003年

    ISSN：0589-1019

  104. Characterization of baroreflex response under head-up tilting 査読有り

    M Nakao, F Ito, M Munakata, N Katayama, M Yamamoto

    PROCEEDINGS OF THE 25TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOLS 1-4　25　256-259　2003年

    ISSN：1094-687X

  105. Modeling feedbacks from behavior to pacemakers in non-photic entrainment of human circadian system 招待有り 査読有り

    Mitsuyuki Nakao

    Proc. 9th Sapporo Symposium on Biological Rhythm　219-231　2003年

  106. Phase-locking of spontaneous and elicited ponto-geniculo-occipital waves is associated with acceleration of hippocampal theta waves during rapid eye movement sleep in cats 査読有り

    A Karashima, K Nakamura, N Sato, M Nakao, N Katayama, M Yamamoto

    BRAIN RESEARCH　958　(2)　347-358　2002年12月

    DOI： 10.1016/S0006-8993(02)03673-9 　

    ISSN：0006-8993

  107. A phase dynamics model of human circadian rhythms 査読有り

    M Nakao, K Yamamoto, KI Honma, S Hashimoto, S Honma, N Katayama, M Yamamoto

    JOURNAL OF BIOLOGICAL RHYTHMS　17　(5)　476-489　2002年10月

    DOI： 10.1177/074873002237141 　

    ISSN：0748-7304

  108. Elicited ponto-geniculo-occipital waves by auditory stimuli are synchronized with hippocampal theta-waves 査読有り

    A Karashima, K Nakamura, M Horiuchi, M Nakao, N Katayama, M Yamamoto

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　56　(3)　343-344　2002年6月

    ISSN：1323-1316

  109. Under-estimation of baroreflex sensitivity through a closed loop model due to non-gaussian property of blood pressure distribution

    M. Nakao, F. Ito, N. Katayama, M. Yamamoto

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings　2　1613-1614　2002年

    ISSN：0589-1019

  110. Under-estimation of baroreflex sensitivity through a closed loop model due to non-Gaussian property of blood pressure distribution 査読有り

    M Nakao, F Ito, N Katayama, M Yamamoto

    SECOND JOINT EMBS-BMES CONFERENCE 2002, VOLS 1-3, CONFERENCE PROCEEDINGS　1613-1614　2002年

    ISSN：1094-687X

  111. Error measures of the back-propagation learning algorithm 査読有り

    S.Fujiki, M.Nakao, N.M. Fujiki

    J. Korean Physical Society　40　(6)　1091-1095　2002年1月

  112. Phase shift of coupled oscillator model with feedbacks in response to multiple bright light exposure 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Keisuke Yamamoto, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Psychiatry and Clinical Neurosciences　56　(3)　215-216　2002年

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.2002.00981.x 　

    ISSN：1323-1316

  113. Mutual entrainment in a brain slice-artificial oscillator hybrid 査読有り

    N. Katayama, D. Hyakutake, M. Nakao, M. Yamamoto

    Proc. NOLTA　2　375-378　2001年11月

  114. Quantitative characteristics of alpha and theta EEG activities during sensory deprivation 査読有り

    K Iwata, M Nakao, M Yamamoto, M Kimura

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　55　(3)　191-192　2001年6月

    ISSN：1323-1316

  115. Synchronization between hippocampal theta waves and PGO waves during REM sleep 査読有り

    A Karashima, K Nakamura, M Watanabe, N Sato, M Nakao, N Katayama, M Yamamoto

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　55　(3)　189-190　2001年6月

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.2001.00820.x 　

    ISSN：1323-1316

  116. A circadian system model with feedback of cross-correlation between sleep-wake rhythm and oscillator 査読有り

    M Nakao, K Yamamoto, K Nakamura, N Katayama, M Yamamoto

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　55　(3)　295-297　2001年6月

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.2001.00865.x 　

    ISSN：1323-1316

  117. An optimal control model of 1/f fluctuations in heart rate variability 査読有り

    M Nakao, T Takizawa, K Nakamura, N Katayama, M Yamamoto

    IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY MAGAZINE　20　(2)　77-87　2001年3月

    DOI： 10.1109/51.917727 　

    ISSN：0739-5175

  118. A model-based interpretation of phantom pain: Conservative body schema and flexible somatotopy 査読有り

    M.Nakao, M.Kawai, Y.Mizutani, N.Katayama, M.Yamamoto

    Interdisciplinary Information Sciences　7　(2)　247-258　2001年1月

  119. Dynamics of a hybrid system of a brain neural network and an artificial nonlinear oscillator 査読有り

    N Katayama, M Nakao, H Saitoh, M Yamamoto

    BIOSYSTEMS　58　(1-3)　249-257　2000年10月

    DOI： 10.1016/S0303-2647(00)00129-5 　

    ISSN：0303-2647

  120. High frequency polygraphic observations during rapid eye movement sleep

    M. Yamamoto, K. Suzuki, K. Nakamura, M. Nakao, N. Katayama, T. Ueno

    Sleep　23　(Suppl.2)　A140-A141　2000年6月

  121. Consistency in slow dynamics of single neuronal activities, in lateral geniculate nucleus region

    K. Nakamura, M. Yamamoto, K. Takahashi, M. Nakao, Y. Mizutani, N. Katayama, T. Kodama

    Sleep　23　(Suppl.2)　A141　2000年6月

  122. Differentiation of physiological states under sensory deprivation 査読有り

    K Iwata, M Nakao, M Yamamoto, M Kimura

    METHODS OF INFORMATION IN MEDICINE　39　(2)　168-170　2000年6月

    ISSN：0026-1270

  123. Relative power contributions of unit discharges simultaneously recorded in the mesencephalic reticular formation 査読有り

    T Kodama, Y Honda, M Nakao, S Sato, M Yamamoto

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　54　(3)　265-267　2000年6月

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.2000.00671.x 　

    ISSN：1323-1316

  124. A control strategy underling 1/f flutuations int heart rate variability 査読有り

    M Nakao, A Ito, N Katayama, M Yamamoto

    IEEE-EMBS ASIA PACIFIC CONFERENCE ON BIOMEDICAL ENGINEERING - PROCEEDINGS, PTS 1 & 2　340-341　2000年

  125. Nonlinear dynamics of a brain slice-computer hybrid 査読有り

    N.Katayama, M.Nakao, H.Saitoh, M.Yamamoto

    Proc. Symp. Dynamical Aspects of Complex Systems (DACS2000)　2000年1月

  126. A Loose Control Mechanism Underlying 1/f Fluctuations in Heart Rate Variability 査読有り

    M.Nakao, A.Ito, K.Nakamura, N.Katayama, M.Yamamoto

    Proc. World Congress on Medical Physics and Biomedical Engineering　2000年1月

  127. State-dependency of neuronal slow dynamics during sleep observed in cat lateral geniculate nucleus 査読有り

    Kazuhiro Nakamura, Mitsuaki Yamamoto, Kazumi Takahashi, Mitsuyuki Nakao, Yoshinari Mizutani, Norihiro Katayama, Tohru Kodama

    Sleep Research Online　3　(4)　147-154　2000年

    ISSN：1096-214X

  128. Thermoregulatory model of sleep control: Losing the heat memory 査読有り

    M Nakao, D McGinty, R Szymusiak, M Yamamoto

    JOURNAL OF BIOLOGICAL RHYTHMS　14　(6)　547-556　1999年12月

    DOI： 10.1177/074873099129000885 　

    ISSN：0748-7304

  129. A model-based interpretation of the biphasic daily pattern of sleepiness 査読有り

    M Nakao, H Nishiyama, D McGinty, R Szymusiak, M Yamamoto

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　81　(5-6)　403-414　1999年11月

    ISSN：0340-1200

  130. Investigation of the time delay between variations in heart rate and blood pressure 査読有り

    Y Zhao, M Yamamoto, M Munakata, M Nakao, N Katayama

    MEDICAL & BIOLOGICAL ENGINEERING & COMPUTING　37　(3)　344-347　1999年5月

    ISSN：0140-0118

  131. Modeling neuronal dynamics-transition during sleep - A possible framework for investigating the function of dreaming in higher-order brain function 査読有り

    M Nakao, M Yamamoto

    IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY MAGAZINE　18　(3)　99-107　1999年5月

    DOI： 10.1109/51.765195 　

    ISSN：0739-5175

  132. A study on polysomnographic observations and subjective experiences under sensory deprivation 査読有り

    K Iwata, M Yamamoto, M Nakao, M Kimura

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　53　(2)　129-131　1999年4月

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.1999.00517.x 　

    ISSN：1323-1316

  133. Night-day-night sleep-wakefulness monitoring by ambulatory integrated circuit memories 査読有り

    M Yamamoto, M Nakao, N Katayama, M Waku, K Suzuki, K Irokawa, M Abe, T Ueno

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　53　(2)　171-173　1999年4月

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.1999.00526.x 　

    ISSN：1323-1316

  134. Differentiation of Physiological States under Sensory Deprivation Based on Distance Measure of Biosignal Dynamics 査読有り

    K.Iwata, M.Nakao, M.Yamamoto, M.Kimura

    Proc. 3rd Int'l Workshop on Biosignal Interpretaion　96-99　1999年1月

  135. Dynamics of Coupled Systems of Brain Neural Network and Artificial Nonlinear Oscillator 査読有り

    N.Katayama, M.Nakao, H.Saitoh, M.Yamamoto

    Proc. Int'l Workshop Neuro. Coding　203-206　1999年1月

  136. A Circle Map Model of Human Circadian Systems 査読有り

    H.Sakai, M.Nakao, M.Yamamoto

    Frontiers of Medical and Biological Engineering　9　75-92　1999年1月

  137. An Optimal Control Model of 1/f Fluctuations in Heart Rate Variabilities 査読有り

    M.Nakao, T.Takizawa, N.Katayama, M.Yamamoto

    Proc. 15th Int'l Conf. Noise in Physical Systems and 1/f Fluct.　187-190　1999年1月

  138. 1/f Fluctuations of Cat's Inter-heartbeat Intervals in Extremely Low Frequency Range 査読有り

    M.Yamamoto, M.Nakao, K.Nakamura, T.Takizawa, Y.Igarashi, N.Katayama, Y.Mizutani, N.Ikuta, E.Chiba, R.Ando

    Proc. 15th Int'l Conf. Noise in Physical Systems and 1/f Fluct　191-194　1999年1月

  139. 心臓血管系信号ダイナミクスの多変量多状態解析. 査読有り

    中尾光之, 広川 賢, 片山統裕, 山本光璋, 宗像正徳

    電子情報通信学会論文誌　J82-D-II　(11)　2132-2142　1999年1月

  140. Novel Polygraphic Observations in High Frequency Range during Rapid Eye Movement Sleep 査読有り

    M.Yamamoto, K.Suzuki, K.Nakamura, M.Nakao, N.Katayama T.Ueno

    Interdisciplinary Information Sciences　5　(2)　99-108　1999年1月

    出版者・発行元： 東北大学

    DOI： 10.4036/iis.1999.99 　

    ISSN：1340-9050

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    EEG activities in the higher frequency range rather than the conventionally used was hypothesized to be more directly related to neurogenic activities which are expected to construct EEG activities. According to this hypothesis, EEG activities up to 90 Hz were measured and analyzed during REM sleep. REM sleep is considered to be only a physiological state which allows one to measure the high frequency EEG activities without contamination of EMG due to muscle atonia except for twitches. The study found that the rhythmic activities with different frequencies randomly appeared one after another in the frequency range up to at least 90 Hz. This result suggests that the rivalry among small neural assemblies activated synchronously is realized during REM sleep, which might be understood within our hypothesized framework of disinhibition and activation associated with REM sleep. In addition, the extremely wide bandwidth of 500 Hz analyzed here disclosed the phasic potentials related to the rapid eye movements which had the consistent topographic pattern, i.e., frontal positive and occipital negative, which suggests the dipole located deep in the brain. This phasic event may be related to a neurogenic potential generating ponto-geniculo-occipital (PGO) wave observed in cats during REM sleep. Therefore, our finding potentially discloses novel aspects of human neurophysiology.

  141. Neuronal dynamics-transition during sleep 招待有り

    M. Yamamoto, K. Nakamura, K. Takahashi, M. Nakao, T. Kodama, N. Katayama

    Proc. 2nd RIEC Int'l Symposium DAIPS　91-96　1998年11月

  142. A Formal Neuron Model with Active Dendrites 招待有り 査読有り

    N. Katayama, M. Nakao, M. Yamamoto

    Methodologies for the Conception, Design and Application of Soft Computing　105-108　1998年11月

  143. Bifurcation properties of the two process model 査読有り

    M Nakao, M Yamamoto

    PSYCHIATRY AND CLINICAL NEUROSCIENCES　52　(2)　131-133　1998年4月

    ISSN：1323-1316

  144. Dynamics of active neuronal dendrites and their functional significance 査読有り

    N Katayama, M Nakao, M Yamamoto

    1998 SECOND INTERNATIONAL CONFERENCE ON KNOWLEDGE-BASED INTELLIGENT ELECTRONIC SYSTEMS, KES '98, PROCEEDINGS, VOL, 3　240-245　1998年

  145. A cardiovascular control model of l/f fluctuations in heart rate variability 査読有り

    M Nakao, T Takizawa, K Nakamura, N Katayama, M Yamamoto

    PROCEEDINGS OF THE 20TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOL 20, PTS 1-6　20　279-282　1998年

    ISSN：1094-687X

  146. Higher-Order Spectra of Cluster Point Processes Generating 1/f Fluctuations 査読有り

    T.Takahashi, M.Nakao, F.Gruneis, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    Interdisciplinary Information Sciences　4　(1)　51-64　1998年1月

    出版者・発行元： 東北大学

    DOI： 10.4036/iis.1998.51 　

    ISSN：1340-9050

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    1/f fluctuations have been extensively observed in various fields including both biology and physics. Recently, a cluster point process has been successfully applied to modeling the physically and the physiologically observed series of events which exhibit 1/f fluctuations. In this paper, the higher-order spectra up to the 3rd order are derived for the general cluster point processes whose primary and secondary processes are renewal according to the heuristic shot noise approach. As far as the cluster point process whose primary process is Poissonian, the results coincide with those obtaind by the probability generating functional. In the context of 1/f fluctuations, the power spectral densities (PSD) and the bispectra are given for varied parameters, especially for the power law distribution of cluster size. In addition to the rising landscape in the lower frequency range, these 2nd- and 3rd-order spectra are shown to have undulating structures that reflect the periodicity of event occurrence within the clusters, which indicates that there are quadratic correlations between the dominant frequency components that construct the 1/f profile in the PSD. Although several point process models that can produce the 1/f PSD have been proposed, the bispectra could be a possible measure for selecting an appropriate model from these candidates and may contribute to identifying the generation mechanism of the 1/f fluctuation.

  147. Current-source Density Analysis of Back-propagation of Somatic Excitation Into Hippocampal Pyramidal Cell Dendrites 査読有り

    N.Katayama, R.Nakayama, M.Nakao, M.Yamamoto

    Proc. 2nd RIEC Intl Sympo. (DAIPS)　153-156　1998年1月

  148. スペクトログラムによる心拍1/fゆらぎの構造解析 査読有り

    中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    医用電子と生体工学　36　(4)　370-381　1998年1月

    DOI： 10.11239/jsmbe1963.36.370 　

  149. An interpretation of the internal desynchronizations based on dynamics of the two-process model 査読有り

    M Nakao, H Sakai, M Yamamoto

    METHODS OF INFORMATION IN MEDICINE　36　(4-5)　282-285　1997年12月

    ISSN：0026-1270

  150. Metastable associative network models of dream sleep 査読有り

    M Nakao, Honda, I, M Musila, M Yamamoto

    NEURAL NETWORKS　10　(7)　1289-1302　1997年10月

    DOI： 10.1016/S0893-6080(97)00061-0 　

    ISSN：0893-6080

  151. GABAergic control of backpropagating dendritic potentials in guinea pig hippocampal neurons

    Norihiro Katayama, Ryo Nakayama, Mitsuyuki Nakao, Mitsuaki Yamamoto

    20th annual meet. Japan Neurosci Society　131　1997年9月

  152. A model-based prediction of circadian system responses to a heat load pulse 査読有り

    M Nakao, T Ichikawa, D McGinty, R Szymusiak, M Yamamoto

    PROCEEDINGS OF THE 18TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOL 18, PTS 1-5　18　1729-1730　1997年

  153. Characterization of multivariate cardiovascular dynamics during head-up tilting based on Kullback-Leibler divergence 査読有り

    M Nakao, M Sawada, Y Matsushita, N Katayama, M Yamamoto, M Munakata

    PROCEEDINGS OF THE 19TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOL 19, PTS 1-6　19　2180-2183　1997年

    ISSN：1094-687X

  154. State-dependent responsiveness of cardiovascular system during sleep and wakefulness 査読有り

    M Sawada, M Nakao, M Yamamoto, M Munakata, Y Imai, K Abe

    PROCEEDINGS OF THE 18TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOL 18, PTS 1-5　18　1800-1801　1997年

  155. ニューロン樹状突起の能動性とその機能に関するモデル論的考察 査読有り

    中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    医用電子と生体工学 : 日本ME学会雑誌　35　(3)　6-16　1997年1月

    DOI： 10.11239/jsmbe1963.35.254 　

  156. Thickness controls spatial cooperation of calcium-activated dynamics in neuronal dendrite system 査読有り

    N Katayama, M Nakao, Y Mizutani, M Yamamoto

    IEICE TRANSACTIONS ON FUNDAMENTALS OF ELECTRONICS COMMUNICATIONS AND COMPUTER SCIENCES　E80A　(1)　197-205　1997年1月

    ISSN：0916-8508

    eISSN：1745-1337

  157. Measurement of burning sensation and change of blood flow elicited by contact heat stimulation at forearm and lower leg in human 査読有り

    Y Mizutani, K Karita, K Takashima, E Gobo, M Nakao, M Yamamoto

    PROCEEDINGS OF THE 8TH WORLD CONGRESS ON PAIN　8　427-433　1997年

  158. Spectral distortion properties of the integral pulse frequency modulation model 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Masashi Norimatsu, Yoshinari Mizutani, Mitsuaki Yamamoto

    IEEE Transactions on Biomedical Engineering　44　(5)　419-426　1997年

    出版者・発行元： IEEE Computer Society

    DOI： 10.1109/10.568918 　

    ISSN：0018-9294

  159. Effect of spatial facilitation on neural network excitability 査読有り

    Miroslav Musila, Mitsuyuki Nakao, Alan Fine, Mitsuaki Yamamoto

    Cybernetics and Systems　27　(4)　367-383　1996年

    DOI： 10.1080/019697296126471 　

    ISSN：1087-6553 0196-9722

  160. An Interpretation of the Internal Desynchronizations Based on Dynamics of the Two Process Model 査読有り

    M.Nakao, H.Sakai, M.Yamamoto

    Proc. IMIA-IFMBE Int'l Workshop on Biosignal Interpret.　91-94　1996年1月

  161. NORMAL SYMPATHETIC VASOMOTOR AND CARDIAC PARASYMPATHETIC ACTIVITIES IN PATIENTS WITH PRIMARY ALDOSTERONISM - ASSESSMENT BY SPECTRAL-ANALYSIS 査読有り

    M MUNAKATA, Y IMAI, J HASHIMOTO, K OMATA, M NAKAO, M YAMAMOTO, K ABE

    JOURNAL OF THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM　52　(2-3)　213-223　1995年4月

    ISSN：0165-1838

  162. Trajectory analyses of time-varying multivariate cardiovascular dynamics based on a distance measure

    Mitsuyuki Nakao, Ken Hirokawa, Naoyuki Kawachi, Mitsuaki Yamamoto, Masanori Munakata, Yutaka Imai, Keishi Abe

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings　17　(1)　117-118　1995年

    ISSN：0589-1019

  163. DYNAMICAL FEATURES OF THERMOREGULATORY MODEL OF SLEEP CONTROL 査読有り

    M NAKAO, D MCGINTY, R SZYMUSIAK, M YAMAMOTO

    JAPANESE JOURNAL OF PHYSIOLOGY　45　(2)　311-326　1995年

    DOI： 10.2170/jjphysiol.45.311 　

    ISSN：0021-521X

  164. Dynamic Properties in Time Series of Single Neuronal Activity during Sleep 査読有り

    M.Yamamoto, M.Nakao, Y.Mizutani, T.Kodama

    Adv. Neurol. Sci.　39　(1)　29-40　1995年1月

    DOI： 10.11477/mf.1431900616 　

  165. A THERMOREGULATORY MODEL OF SLEEP CONTROL 査読有り

    M NAKAO, D MCGINTY, R SZYMUSIAK, M YAMAMOTO

    JAPANESE JOURNAL OF PHYSIOLOGY　45　(2)　291-309　1995年

    DOI： 10.2170/jjphysiol.45.291 　

    ISSN：0021-521X

  166. A Further Study on 1/f Fluctuations in Cat's Inter-Heartbeat Intervals 査読有り

    M.Yamamoto, M.Nakao, Y.Koshikawa, K.Nakamura, N.Ikuta, T.Hondou, Y.Mizutani, R.Ando, S.Nitta, T.Yambe, H.Sei

    Proc. 13th Int'l Con. Noise in Physical Systems and 1/f fluctuations　651-654　1995年1月

  167. Dynamics Transition of Cortical Neuronal Activity between REM Sleep and Slow Wave Sleep 査読有り

    M.Yamamoto, M.Nakao, T.Kodama, A.Hanzawa, K.Nakamura, N.Katayama

    4th IBRO Congress of Neurosci.　404-404　1995年1月

  168. ALTERED FREQUENCY-DEPENDENT CHARACTERISTICS OF THE CARDIAC BAROREFLEX IN ESSENTIAL-HYPERTENSION 査読有り

    M MUNAKATA, Y IMAI, H TAKAGI, M NAKAO, M YAMAMOTO, K ABE

    JOURNAL OF THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM　49　(1)　33-45　1994年9月

    ISSN：0165-1838

  169. PHARMACOLOGICAL AND MODEL-BASED INTERPRETATION OF NEURONAL DYNAMICS TRANSITIONS DURING SLEEP-WAKING CYCLE 査読有り

    M YAMAMOTO, M NAKAO, Y MIZUTANI, T TAKAHASHI, K WATANABE, H ARAI, N SASAKI

    METHODS OF INFORMATION IN MEDICINE　33　(1)　125-128　1994年3月

    ISSN：0026-1270

  170. Capability of intensity discrimination in multiple receptor model of insect taste 査読有り

    Mitsuyuki Nakao, Yoshiyuki Kawazoe, Ichiro Shimada

    Chemical Senses　19　(4)　317-329　1994年

    DOI： 10.1093/chemse/19.4.317 　

    ISSN：0379-864X

  171. Simulation of Interneuronal Control of Dendritic Action Potential Propagation in Hippocampal CA1 Pyramidal Neurons 査読有り

    N.Katayama, M.Nakao, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    [Proc. Int'l Conf. Neural Inform. Processing　1277-1282　1994年1月

  172. Measurement and Analysis of Single Neuronal Activities from an Unrestrained Cat in Natural Outdoor Conditions 査読有り

    M.Nakao, I.Honda, M.Musila, M.Yamamoto

    Proc. ICONIP　30　(1)　1692-1697　1994年1月

    出版者・発行元： 計測自動制御学会

    ISSN：0453-4654

  173. 自然環境下における無拘束ネコの脳単一ニューロン活動の計測と解析 査読有り

    水谷好成, 尾形義徳, 高橋利光, 斉藤聰, 中尾光之, 松本伍良

    計測自動制御学会論文集　30　(1)　1-8　1994年1月

    出版者・発行元： 計測自動制御学会

    DOI： 10.9746/sicetr1965.30.1 　

    ISSN：0453-4654

  174. Simulation study on oscillatory dynamics of thalamic relay neuron with delayed recurrent input 査読有り

    Nobuya Hidaka, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao, Yoshinari Mizutani, Mitsuaki Yamamoto

    Int. Conf. Cellular Consequences of Sleep　432　1993年8月

  175. FURTHER STUDY ON 1/F FLUCTUATIONS OBSERVED IN CENTRAL SINGLE NEURONS DURING REM-SLEEP 査読有り

    F GRUNEIS, M NAKAO, Y MIZUTANI, M YAMAMOTO, M MEESMANN, T MUSHA

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　68　(3)　193-198　1993年1月

    DOI： 10.1007/BF00224851 　

    ISSN：0340-1200

  176. Simulation Study on Calcium-activated Dynamics of Compartment Dendrite Model 査読有り

    N.Katayama, M.Nakao, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    Proc. Internat. Conf. Artificial Neural Net.　205-205　1993年1月

  177. Characterization of Cardiovascular Dynamics on the Basis of Slow Wave Sleep 査読有り

    M.Nakao, H.Takagi, Y.Mizutani, M.Yamamoto, M.Munakata, Y.Imai, K.Abe

    Proc. 15th Ann. Intl Conf. IEEE Eng. Med. Biol.　15　566-567　1993年1月

  178. Metastability of Network Attractor and Dream Sleep 査読有り

    M.Nakao, K.Watanabe, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    Proc. Int'l Conf. Art. Neural Net.　27-30　1993年1月

  179. SIMULATION STUDY ON HIERARCHICAL INFORMATION-PROCESSING ON THE ACTIVE NEURONAL DENDRITES 査読有り

    N KATAYAMA, M NAKAO, Y MIZUTANI, M YAMAMOTO

    IJCNN '93-NAGOYA : PROCEEDINGS OF 1993 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON NEURAL NETWORKS, VOLS 1-3　123-126　1993年

  180. ROBUSTNESS OF 1/F FLUCTUATIONS IN P-P INTERVALS OF CATS ELECTROCARDIOGRAM 査読有り

    M YAMAMOTO, M NAKAO, Y MIZUTANI, T TAKAHASHI, H ARAI, Y NAKAMURA, M NORIMATSU, N IKUTA, R ANDO, S NITTA, T YAMBE

    NOISE IN PHYSICAL SYSTEMS AND 1/F FLUCTUATIONS　(285)　687-692　1993年

    ISSN：0094-243X

  181. クラスタリングポアソン過程としての脳内単一ニューロン活動とそのバイスペクトル 査読有り

    高橋俊光, 中尾光之, 水谷好成, 山本光璋

    電子情報通信学会論文誌　J76-A　(8)　1018-1026　1993年1月

  182. Modeling Study on Calcium-activated Dynamics of Neuronal Dendrites 査読有り

    N.Katayama, M.Nakao, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    Proc. Int'l Joint Conf. Neural Net.　III　(3)　523-528　1992年1月

  183. A Rise of Pricking Pain Threshold by Repetitive Radiant Heat Stimulations 査読有り

    Y.Mizutani, N.Ogihara, W.Onodera, S.Ikeda M.Nakao, M.Yamamoto, Y.Yamauchi

    Pain Research　7　(2)　115-122　1992年1月

    DOI： 10.11154/pain.7.115 　

  184. GEOMETRIC ANALYSIS OF CARDIOVASCULAR DYNAMICS DURING SLEEP AND WAKEFULNESS 査読有り

    M NAKAO, H TAKAGI, S YOKOTE, Y MIZUTANI, M YAMAMOTO, M MUNAKATA, Y IMAI, K ABE

    PROCEEDINGS OF THE ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOL 14, PTS 1-7　14　471-472　1992年

  185. The Physiological Significance of Spectral Profiles of Central Single Unit Activities during Sleep-Wakefulness 査読有り

    M.Yamamoto, M.Nakao, Y.Mizutani, T.Kodama, Y.Takahashi

    Proc.2nd Congress Asian & Ocean Physiol.Societies　544-547　1992年1月

  186. Structural Properties of Network Attractor Associated with Neuronal Dynamics Transition 査読有り

    M.Nakao, K.Watanabe, T.Takahashi, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    Int'l Joint Conf. Neural Net.　3　529-534　1992年1月

  187. A Thermoregulatory Model of the Ultradian Rhythm of Human Sleep 査読有り

    M.Nakao, D.McGinty, R.Szymusiak, T.Ichikawa, M.Yamamoto

    Sleep Research　20A　554-554　1991年1月

  188. 1/f Fluctuations in Stochastic Point Processes:New Tools for Characterizing Neuronal Outputs 査読有り

    F.Gruneis, M.Nakao, M.Yamamoto, T.Musha

    Int'l Noise and 1/f Fluct.　583-586　1991年1月

  189. Simulation Study on White-1/f Dynamics Transition in Neural Network Model 査読有り

    M.Nakao, K.Watanabe, T.Takahashi, Y.Mizutani, M.Yamamoto

    Int'l Noise and 1/f Fluct.　651-654　1991年1月

  190. A Telemetry System for Recording Cat's Neuronal Spike Trains during Sleep-waking States 査読有り

    Y.Mizutani, M.Nakao, M.Yamamoto, G.Matsumoto

    Biotelemetry　XI　287-290　1991年1月

  191. ふく射熱刺激による刺痛いき値測定システム 査読有り

    山本光璋, 水谷好成, 中尾光之, 山内祐一, 中浜 博

    電子情報通信学会論文誌　J-73-DII　470-477　1990年1月

  192. SIMULATION STUDY ON DYNAMICS TRANSITION IN NEURONAL-ACTIVITY DURING SLEEP CYCLE BY USING ASYNCHRONOUS AND SYMMETRY NEURAL NETWORK MODEL 査読有り

    M NAKAO, T TAKAHASHI, Y MIZUTANI, M YAMAMOTO

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　63　(4)　243-250　1990年

    ISSN：0340-1200

  193. COUNTING STATISTICS OF 1/F FLUCTUATIONS IN NEURONAL SPIKE TRAINS 査読有り

    F GRUNEIS, M NAKAO, M YAMAMOTO

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　62　(5)　407-413　1990年

    ISSN：0340-1200

  194. AN INTERPRETATION OF 1/F FLUCTUATIONS IN NEURONAL SPIKE TRAINS DURING DREAM SLEEP 査読有り

    F GRUNEIS, M NAKAO, M YAMAMOTO, T MUSHA, H NAKAHAMA

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　60　(3)　161-169　1989年

    ISSN：0340-1200

  195. Hardware-based adaptive system for discrimination of neuronal spikes 査読有り

    M. Nakao, K. Ohmura, R. Sato

    Medical &amp; Biological Engineering &amp; Computing　26　(4)　360-366　1988年7月

    出版者・発行元： Kluwer Academic Publishers

    DOI： 10.1007/BF02442292 　

    ISSN：0140-0118 1741-0444

  196. Acute differential sensitivity and role of the central nervous system in the feeding behavior of Drosophila melanogaster. 査読有り

    I.Shimada, M.Nakao, Y.Kawazoe

    Chemical Senses　12　481-490　1987年1月

    DOI： 10.1093/chemse/12.3.481 　

  197. IDENTIFICATION AND ESTIMATION ALGORITHM FOR STOCHASTIC NEURAL SYSTEM .2. 査読有り

    M NAKAO, K HARA, M KIMURA, R SATO

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　52　(2)　71-78　1985年

    ISSN：0340-1200

  198. IDENTIFICATION AND ESTIMATION ALGORITHM FOR STOCHASTIC NEURAL SYSTEM 査読有り

    M NAKAO, K HARA, M KIMURA, R SATO

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　50　(4)　241-249　1984年

    ISSN：0340-1200

  199. PARAMETER-ESTIMATION OF THE THRESHOLD TIME FUNCTION IN THE NEURAL SYSTEM 査読有り

    M NAKAO, K HARA, M KIMURA, R SATO

    BIOLOGICAL CYBERNETICS　48　(2)　131-137　1983年

    ISSN：0340-1200

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MISC 207

  1. ツイート頻度系列に基づく休息-活動リズムの大規模・グローバル解析

    中尾光之, 中尾光之, 高橋容市, 辛島彰洋, 元池育子, 片山統裕, 木下賢吾, 木下賢吾, 乾健太郎, 乾健太郎

    日本睡眠学会定期学術集会プログラム・抄録集　45th　2023年

  2. 女子学生の月経周期におけるQOLの変動と睡眠・生体リズムとの関連

    元池育子, 元池育子, 山仲勇二郎, 松浦倫子, 辛島彰洋, 二口裕太, CHOILEK Siwalee, 中尾光之

    時間生物学　26　(2)　2020年

    ISSN： 1348-2025

  3. 生理学的指標およびQOLの月経周期のフェーズ依存性

    二口裕太, 元池育子, 元池育子, 山仲勇二郎, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)　120　(215(MBE2020 12-18))　2020年

    ISSN： 2432-6380

  4. In vivo Integrative Optical Imaging法によるマウス大脳皮質の細胞外拡散特性解析 (MEとバイオサイバネティックス)

    廣谷 唯, 田中 健也, 吉田 侑冬, 辛島 彰洋, 中尾 光之, 片山 統裕

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　117　(324)　5-8　2017年11月24日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  5. 学習行動研究を指向したマウス用バーチャルリアリティ行動実験系の開発 (MEとバイオサイバネティックス)

    町田 祉永, 片山 統裕, 中澤 邑支朗, 和田 みなみ, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　117　(324)　1-4　2017年11月24日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  6. 睡眠時神経活動と睡眠−覚醒制御機構の数理モデル (特集 睡眠科学の新潮流)

    辛島 彰洋, 中尾 光之

    医薬ジャーナル　53　(2)　109-115　2017年2月

    出版者・発行元： 医薬ジャーナル社

    ISSN： 0287-4741

  7. 招待講演 巨大情報量とそのストレージ技術 : ヨッタバイト情報への挑戦 (集積回路)

    村岡 裕明, 行場 次朗, 鈴木 陽一, 塩入 諭, 中尾 光之, 二瓶 真理子, 荘司 弘樹

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　116　(446)　27-32　2017年1月30日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  8. バーチャル回廊を移動運動中のマウスの走行速度と海馬シータ波活動との相関関係

    片山 統裕, 中澤 邑支朗, 町田 祉永, 中尾 光之

    生体医工学　55　(3)　139-139　2017年

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.55Annual.139 　

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    &lt;p&gt;移動運動中のげっ歯類の海馬では5-12Hzの振動的脳波（シータ活動）が観察される。海馬シータ活動は空間ナビゲーション中の動物の位置の符号化に重要な役割を果たす．シータ活動の周波数と振幅は動物の移動速度と相関することが報告されている．しかし，それらの正確な時間的関係は明らかにされていない．この関係を調べるために，バーチャル回廊を自発走行中のマウスから海馬脳波を記録した．バーチャル空間においても移動運動時に海馬シータ活動が発生し，その周波数および振幅が移動速度との間に正の相関があることが確認された．相互相関解析の結果，海馬シータ活動が動物の移動速度に対し約200ms先行して前に変化することを明らかにした．視覚フィードバックの操作がシータ活動に与える影響は明瞭ではなかった．これらの結果から，海馬シータ活動は直近の動物の行動を予測しているか，あるいは誘引していることが示唆される．&lt;/p&gt;

  9. 大脳皮質脳波の徐波に同期した聴覚刺激システムの開発

    田中 健也, 佐藤 杏莉, 吉田 侑冬, 中尾 光之, 片山 統裕

    生体医工学　55　(3)　185-185　2017年

    出版者・発行元： 公益社団法人 日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.55Annual.185 　

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    &lt;p&gt;深い睡眠中に大脳で観察される徐波活動が記憶の定着に関与していることが多くの研究で示唆されている．最近ヒトにおいて，睡眠中の自発性徐波活動に同期したパルス的聴覚刺激を与えることにより，徐波活動が増強されるとともに睡眠前に学習した宣言的記憶の定着成績が向上するとの報告がなされている．しかし，刺激のタイミング依存性については明らかになっていない．本研究では, この性質を調べるために，徐波の任意の位相で聴覚刺激を与えることができる実験システムを開発した．本システムは，脳波の徐波活動をテンプレートマッチング法によりリアルタイム検出するマイコンと，聴覚刺激を発生するDSPで構成される．睡眠時のマウスから記録した大脳皮質脳波波形を試験信号として本システムに入力して評価実験を行った結果，設計どおりに機能することが確認された．今後は, 本システムを用いた動物実験により，徐波活動の聴覚刺激位相依存性について研究を進める予定である．&lt;/p&gt;

  10. 経頭蓋フラビン自家蛍光イメージングで計測されたマウス大脳皮質徐波活動の時空間特性解析 (MEとバイオサイバネティックス)

    佐藤 杏莉, 吉田 侑冬, 中尾 光之, 片山 統裕

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　116　(312)　1-4　2016年11月18日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  11. バーチャルリアリティシステムにおける視覚的エリアシング現象のモデル化と解析 (MEとバイオサイバネティックス)

    中澤 邑支朗, 片山 統裕, 町田 祉永, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　116　(312)　21-24　2016年11月18日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  12. 視交叉上核の日長依存性同期ダイナミクスのネットワークモデル (MEとバイオサイバネティックス)

    吉岡 亜由美, 中尾 光之, 片山 統裕

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　116　(312)　25-28　2016年11月18日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  13. Sleep-wake dependent changes in synaptic AMPA receptor plasticity in rat cortex

    A. Karashima, A. Nakamura, N. Katayama, M. Nakao

    JOURNAL OF SLEEP RESEARCH　25　207-207　2016年9月

    ISSN： 0962-1105

    eISSN： 1365-2869

  14. 内因性光信号を用いたマウス大脳皮質の安静状態ネットワーク解析

    吉田 侑冬, 中尾 光之, 片山 統裕

    生体医工学　54　(28)　S296-S296　2016年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.54Annual.S296 　

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    &lt;p&gt;Recent studies suggest that the resting-state network (RSN) of human brain has close relationship with neurological and psychiatric diseases. So far, mouse has been used to study the mechanism and treatment of these diseases because of applicability of various experimental methods including genetic engineering. Since the fMRI, which has been mainly used to estimate the human RSN, is not suitable for mouse due to insufficient spatial resolution, optical intrinsic signal imaging (OISI) method is being tested on behalf of fMRI. However, it remains many problems including the cost and complexity of experimental system and analytical methods. To solve the problems, we developed a method to analyze RSN of the mouse neocortex by using single-wavelength transcranial OISI method. By using the method, we found that the structure of RSN of mice during REM sleep is significantly different from that during quiescent awake and non-REM sleep.&lt;/p&gt;

  15. 概日リズム制御下にあるガン細胞集団に対する時間治療効果のシミュレーション (MEとバイオサイバネティックス)

    井ノ川 広, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　115　(317)　43-48　2015年11月20日

    出版者・発行元： 電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  16. 無麻酔下マウスにおける大脳皮質自発活動の内因性光イメージング解析

    吉田 侑冬, 片山 統裕, 中川 大輝, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    生体医工学　53　(0)　S245_01-S245_01　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.53.S245_01 　

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    So far, many behavioral and pharmacological experiments on genetically modified mice have been conducted to study the molecular mechanism of the psychiatric or neurological diseases. On the other hand, recent functional MRI studies have revealed close relationship between the psychiatric or neurological diseases and the structure of functional connectivity in the resting-state of the human brain. To make linkage between the human and mouse studies, it is necessary to establish the method to analyze brain-wide spontaneous activity in the mouse. In this study, we simultaneously measured spontaneous cortical EEG and transcranial green-reflected-light (GRL, wavelength of 530 nm) signal to monitor cortical hemodynamics at high-spatial resolution in unanesthetized mice during natural sleep-wake cycle. It is shown that GRF decreases at 3% during theta-dominant period (REM sleep) compared to the delta-dominant periods, suggesting the increase in the blood volume of the cerebral cortex during REM sleep.

  17. 概日リズムによって制御された細胞増殖ダイナミクスに対するガン時間治療効果のシミュレーション

    井ノ川 広, 辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    生体医工学　53　(0)　S133_01-S133_01　2015年

    出版者・発行元： 一般社団法人 日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.53.S133_01 　

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    It has been reported that therapeutic value of cancer chemotherapy depends on a period of treatment time of the day. This effect, circadian time-dependency of treatment, has been considered to come from interactions between cell cycle and circadian rhythm. In this study, we aimed to clarify a biological background of this effect by means of simulating therapeutic effect based on a model of cell cycle controlled by circadian rhythms. Here we constructed a cell proliferation model using a framework of stochastic automaton. During the cell cycle process, a cell is subject to DNA damage with a certain probability. Then the damaged cell dies or returns to the cell cycle, causing a phase response to the cellular circadian clock system. In the simulations, a cancer cell is characterized by prolonged or shortened duration of G1 phase of the cell cycle. We simulated proliferation of 10,000 cells population treated by a drug that increases death rate of cells in S phase. As a result, we found that morning treatment is most effective to maximize the damage to the cancer cells and minimize the normal cell&#039;s death.

  18. 運動技能学習がラット運動野の睡眠時脳波ダイナミクスに与える影響 (MEとバイオサイバネティックス)

    安齋 友花, 辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　114　(325)　1-4　2014年11月21日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    睡眠の機能の一つとして、近年、脳神経回路の再編成への寄与が注目されている。本研究では、運動学習であるリーチングタスクをラットに課し、学習後の運動野の脳波を計測した。その結果、以下のことを見出した。i)脳波のデルタ波(0.5〜4.5Hz)は両サイドの運動野で学習後4時間にわたって増大した。ii)学習直後の2時間にわたって、利き前足を駆動する側の運動野において対側と比較してデルタ波パワーが増大していたが、この非対称性は4時間後には元に戻った。これらの結果から、シナプスの結合強度の増大が誘発されたことにより直後の睡眠時のデルタ波パワーが増大したこと、また睡眠にはシナプス強度を一定に保つ機能があることが示唆される。

  19. マウス用バーチャル行動実験系のための体性感覚フィードバック機能の開発 (MEとバイオサイバネティックス)

    新谷 俊夫, 片山 統裕, 吉田 侑冬, 高橋 優斗, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　114　(325)　17-22　2014年11月21日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    我々は,マウスの行動実験の効率化および再現性の向上に資することを目的とするマウス用バーチャルリアリティ(VR)実験システムを開発してきた.しかし,時々不自然な行動が見られるという問題があった.これは,マウスがVR空間上の物体を十分に認識できていないためであると考えられた.VR空間における物体の認識を助けるために,マウスに体性感覚フィードバックを与える装置を開発した.本装置は,マウスがVR空間内の壁に接触したときに,適切な方向からエアパフ刺激を与えることによって体性感覚フィードバックを模擬する.体性感覚フィードバック機能を有効にすると,マウスはVR空間内の壁への接触を回避するようになった.その結果,VR空間におけるマウスの移動軌跡が現実世界で行動するときと類似したものに変化した.以上より,開発した体性感覚フィードバック機能によってVR行動実験システムの迫真性が向上したことが示唆される.

  20. マウス用バーチャル行動実験系のための体性感覚フィードバック機能の開発 (ニューロコンピューティング)

    新谷 俊夫, 片山 統裕, 吉田 侑冬, 高橋 優斗, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　114　(326)　33-38　2014年11月21日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    我々は,マウスの行動実験の効率化および再現性の向上に資することを目的とするマウス用バーチャルリアリティ(VR)実験システムを開発してきた.しかし,時々不自然な行動が見られるという問題があった.これは,マウスがVR空間上の物体を十分に認識できていないためであると考えられた.VR空間における物体の認識を助けるために,マウスに体性感覚フィードバックを与える装置を開発した.本装置は,マウスがVR空間内の壁に接触したときに,適切な方向からエアパフ刺激を与えることによって体性感覚フィードバックを模擬する.体性感覚フィードバック機能を有効にすると,マウスはVR空間内の壁への接触を回避するようになった.その結果,VR空間におけるマウスの移動軌跡が現実世界で行動するときと類似したものに変化した.以上より,開発した体性感覚フィードバック機能によってVR行動実験システムの迫真性が向上したことが示唆される.

  21. State-dependencies of auditory evoked potentials during NREM sleep disclose their neurophysiological origins

    A. Karashima, M. Nakao, N. Katayama

    JOURNAL OF SLEEP RESEARCH　23　257-257　2014年9月

    ISSN： 0962-1105

    eISSN： 1365-2869

  22. 眠気が聴覚の周波数応答特性に及ぼす影響

    辛島 彰洋, 向田 寛美, 片山 統裕, 中尾 光之

    生体医工学　52　(0)　369-O-370　2014年8月17日

    出版者・発行元： Japanese Society for Medical and Biological Engineering

    DOI： 10.11239/jsmbe.52.O-369 　

    ISSN： 1347-443X 1881-4379

  23. マウス用バーチャルリアリティ行動実験系のための体性感覚ディスプレイの基礎的研究

    吉田 侑冬, 片山 統裕, 新谷 俊夫, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    生体医工学　52　(0)　381-O-382　2014年8月17日

    出版者・発行元： Japanese Society for Medical and Biological Engineering

    DOI： 10.11239/jsmbe.52.O-381 　

    ISSN： 1347-443X 1881-4379

  24. フラビン緑色自家蛍光を利用した自発脳活動の機能イメージング

    片山 統裕, 中川 大輝, 上野 彩子, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    生体医工学　52　(0)　69-OS-70　2014年8月17日

    出版者・発行元： Japanese Society for Medical and Biological Engineering

    DOI： 10.11239/jsmbe.52.OS-69 　

    ISSN： 1347-443X 1881-4379

  25. 振動子と神経学

    中尾光之, 片山統裕, 辛島彰洋

    Clinical Neuroscience　32　(7)　738-742　2014年

    出版者・発行元： 中外医学社

  26. 大脳皮質における興奮性神経回路の睡眠 : 覚醒状態依存的変化 (MEとバイオサイバネティックス)

    中村 有孝, 辛島 彰洋, 坪川 宏, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　113　(314)　1-6　2013年11月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    最近、睡眠-覚醒状態と脳神経回路の再編成との関係に注目が集まっている。本研究では、覚醒状態に大脳皮質興奮性神経回路が再編成されているのかを調べるために、睡眠状態または覚醒状態のラットから作製したスライス標本において体性感覚野II/III層の錐体細胞にホールセルパッチ記録を行なった。その結果、覚醒後のラットから得られた標本では睡眠後とは異なり、i)入出力特性が内向き整流性を示す、ii)Ca^&lt;2+&gt;透過性AMPA受容体の拮抗薬(Philanthotoxin74)の投与により誘発興奮性シナプス後電流(eEPSC)が小さくなる、ことを見出した。2つの結果は共通して、Ca^&lt;2+&gt;透過性AMPA受容体が覚醒時に高密度存在していることを示しており、覚醒時には皮質回路においてシナプス結合が増強されていることを示唆している。

  27. 受動的移動運動中のマウスにおける頭部加速度と海馬脳波の測定と解析 (MEとバイオサイバネティックス)

    石川 大晃, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報　113　(314)　7-11　2013年11月22日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    移動運動や学習・記憶課題,またレム睡眠時のげっ歯類の海馬ではθ波と呼ばれる6-9Hzの振動的な脳波が観察される.海馬θ波の振幅や周波数は様々な感覚入力により修飾を受けるが,なかでも前庭感覚が強い影響力を持っていることが知られている.本研究では,振動的な受動移動運動をマウスに負荷したときの頭部加速度と海馬脳波を同時記録し,受動運動の周波数,加速度及び速度のパワーが海馬脳波に及ぼす影響を解析した.1-4Hzの受動的移動運動を負荷したところ,海馬脳波に受動運動と同じ周波数の周期成分が観察された.周波数が高いほど海馬θ波(6-9Hz)のパワーが大きくなる傾向が観察された.これらの結果は海馬脳波が前庭感覚入力の時間変化により強く影響されることを示唆する.

  28. 多点リニア電極で測定された大脳皮質局所フィールド電位空間分布の可視化(BCI/BMIとその周辺,一般)

    渡邉 俊平, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 田中 徹, 虫明 元, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　113　(314)　13-18　2013年11月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

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    本研究では,脳への電極埋め込み手術中に観測される細胞外電位信号と電極の位置情報を統合し,脳内の構造と状態の時間的変化を可視化する手法(脳内LFPマッピング)を提案する.この手法では,コンピュータ制御された電動マニピュレータで位置決めされたシリコン製多点リニア電極で細胞外電位信号を記録し,各記録点の多細胞活動及び局所フィールド電位の時空間ダイナミクスを解析する.その結果を時間及び空間を軸とする平面上にマッピングする.本手法をウレタン麻酔下のマウスの大脳に提案法を適用することにより,ニューロン活動,海馬θ波,γ波,シャープ波およびシャープ波リップルの時空間的パターンを視覚化する.これにより,本手法が脳内の構造と状態の時間変化を把握するために有用であることを示す.

  29. Sleep dependent synaptic plasticity in rat barrel cortex 査読有り

    Nakamura Aritaka, Karashima Akihiro, Harada Shingo, Tsubokawa Hiroshi, Katayama Norihiro, Nakao Mitsuyuki

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES　63　S256-S256　2013年

    ISSN： 1880-6546

  30. The Hippocampus and Brainstem were Activated during REM Sleep in Fear-Conditioned Rats 査読有り

    Akihiro Karashima, Takehiro Kuroishi, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES　63　S257-S257　2013年

    ISSN： 1880-6546

  31. 変調周波数追随反応の眠気依存性に関する研究

    向田 寛美, 辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　112　(297)　47-52　2012年11月9日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    眠気を催したドライバーに眠気を自覚させるためにはどのような高さの音が適しているのかを探索するために,眠気の強さと変調周波数追随反応(AMFR)との関係を調べた.本研究では,AMFRの惹起に変調周波数f_cが500,1000,4000および8000Hzである振幅変調音を用いたところ,16名の被験者で応答が確認された.被験者のパフォーマンスをボタン押しタスクの反応潜時(RT)により3状態に分けた結果,どのf_cの音に対するAMFRでも眠気が強くなるほど応答が小さくなる傾向が見られた.さらに,高パフォーマンスの状態はα波のパワーが強い状態と弱い状態とに分けた.その結果,f_c=500Hz の音に対する応答ではα波が高い状態の方が低い状態よりも小さくなる傾向が見られたが,その他の音に対する応答では見られなかった.以上の結果は,ドライバーに眠気を気付かせるには高い音の方が適しているということを示唆している.

  32. 恐怖学習後の睡眠時脳活動の計測と解析

    黒石 岳広, 辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　112　(297)　53-57　2012年11月9日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    レム睡眠が記憶の固定に寄与しているという報告は数多くある。レム睡眠期における記憶固定のメカニズムは明らかになっていないが、海馬θ波とPGO波はそれぞれ記憶の固定を促進していると考えられている。本研究では、レム睡眠期における記憶固定のメカニズムを明らかにするために、恐怖条件付けされたラットのレム睡眠期の海馬θ波とPGO波を記録した。そして、恐怖学習直後のレム睡眠期において、PGO波頻度および海馬θ波周波数が増加することを見出した。この結果は、PGO波と海馬θ波が協同してレム睡眠期に記憶固定に寄与していることを示唆している。

  33. 視交叉上核振動子集団の非一様な同期パターンのモデル化

    鈴木 理昂, 辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　112　(297)　59-60　2012年11月9日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

  34. バーチャル環境におけるマウスの移動運動と海馬脳波の解析

    日高 慶太, 片山 統裕, 石川 大晃, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　112　(298)　27-32　2012年11月9日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    マウス用没入型バーチャルリアリティシステムを開発した.このシステムを用い,無限に広がるバーチャル空間におけるマウスの自由行動を計測した.その結果,動物の移動運動の計測に用いる球式トレッドミルの力学パラメータが移動軌跡の形状に大きな影響を与えることが分かった.パラメータを適切に調整したトレッドミルを用い,移動運動と海馬脳波を同時記録した.解析の結果,実空間の場合と同様に,海馬脳波の周波数スペクトルが移動運動と関連して変化することが確認された.さらに,バーチャル空間においても移動速度と海馬シータ波の周波数が相関することを見出した.

  35. 細胞外電極による神経軸索の直径選択的刺激のシミュレーション解析

    上野彩子, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    日本生体医工学会大会プログラム・論文集(CD−ROM)　51st　ROMBUNNO.O2-12-5　2012年

  36. 階段状波形を有する細胞外電気刺激に対する神経線維応答の数値シミュレーション (MEとバイオサイバネティックス)

    上野 彩子, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報　111　(314)　1-6　2011年11月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    細胞外電極を用いた神経電気刺激において,下り階段状の刺激波形を用いると,有髄軸索の位置に対して選択的な刺激が可能であることが示唆されている.しかし,これまでに直径の細い軸索の詳細な応答や,応答の刺激の持続時間依存性については明らかにされていなかった.そこで,本研究ではウサギ有髄神経のコンパートメントモデルを用い,矩形波の細胞外刺激に対する細い軸索応答の持続時間依存性を数値シミュレーションにより研究した.その結果,50μsの短いパルス幅では電極近傍の軸索が,200μsの長いパルス幅では遠位の軸索が,それぞれ刺激されることが分かった.しかし,パルス幅が500μsの場合は,電極近傍で陽極解放興奮が生じ,距離選択性が悪くなった.また,直径が細い場合(&amp;lne;1μm)については,300μmより遠くにある軸索を興奮させることはできなかった.

  37. マルチプレクサを用いた多チャネル神経インパルスおよび局所脳波計測システムの開発 (MEとバイオサイバネティックス)

    高所 晃一, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報　111　(314)　7-11　2011年11月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    自由行動下のラットからニューロン活動および局所脳波を多チャネル同時記録するための計測システムの開発を行った.本システムは,4本の8点電極(オクトロード),4つのマイクロドライブ,32チャネルの高インピーダンス直流増幅器,バンドパスフィルタ(0.8Hz-5000Hz),32:1マルチプレクサ,1チャネルA/Dコンバータ,自作の計測用ソフトウェアで構成される.

  38. ブラインド信号分離による胎児ベクトル心電図の推定 (MEとバイオサイバネティックス)

    鍋島 裕司, 木村 芳孝, 伊藤 拓哉, 佐藤 尚明, 辛島 影洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報　111　(314)　13-17　2011年11月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    胎児心疾患の診断において、心筋の電気生理学的活動を表す心電図は重要な情報源である。胎児心電図を非侵襲的に計測する方法として母体腹壁誘導が用いられる。得られた信号から胎児心電図を抽出する目的で近年独立成分分析(ICA)の適用が進んでいる。本研究では、母体腹壁誘導された信号から胎児心電図をICAを用いて抽出する際に、腹壁の動きや胎児の体動などの非定常要因や筋電図やノイズの混入によって分離信号が1チャネルしか得られなくなった状態でも心ベクトルの軌道を再構成するための手法を提案し、その妥当性をシミュレーションと実データへの適用によって確かめた。実際には超音波診断などにより、胎児の心臓の位置や向き、記録電極の空間的位置関係の情報が必要となるが、疾患による心電図波形の変化は捉えられる可能性が示された。

  39. 産学連携PBLによる人材育成のためのスーパーコンピュータ利用の報告

    曽根秀昭, 中尾光之, 林優一, 庄子栄光, 村上隆生

    SENAC　44　(4)　55-60　2011年10月

  40. パーキンソン病の脳深部刺激療法とその数理モデル

    片山統裕, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之

    システム制御情報学会研究発表講演会講演論文集(CD−ROM)　55th　ROMBUNNO.H25-6　2011年5月17日

  41. 細胞外活動電位によるニューロンの位置推定アルゴリズムの性能評価

    片山統裕, SON Hou, 白石泰志, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之

    日本生体医工学会大会プログラム・論文集(CD−ROM)　50th　ROMBUNNO.O1-14-1　2011年

  42. 睡眠中の情報処理機構と神経回路網の再編成

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    睡眠医療　4　(4)　469-475　2010年12月

    出版者・発行元： ライフ・サイエンス

    ISSN： 1882-2096

  43. ヒトにおける眠気と聴覚応答の関係

    安井 洋介, 辛島 彰洋, 中谷 浩人, 大久保 博文, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　110　(294)　1-4　2010年11月11日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    本研究では聴覚応答の一つである聴性脳幹反応が、眠気の強さを評価する指標になるかどうか検証するために、ドライブシミュレーション中の被験者から聴性脳幹反応を記録し、被験者の眠気と聴性脳幹反応の振幅との関係を調べた。被験者の眠気は、ボタン押し反応課題の成績および被験者の顔の表情値から推定した。その結果、眠気が強いと考えられる、ボタン押し反応課題の成績が悪く、顔の表情値が大きい状態において、聴性脳幹反応の振幅が大きくなる傾向が見られた。特に、第IV-V複合波においては、9人中7人の被験者で眠気に伴う振幅の増大が確認され、その変動は統計的に有意であった(p&lt;0.05)。以上の結果は、聴性脳幹反応の大きさによって眠気の強さを推定できる可能性を示している。

  44. 多点細胞外活動電位を利用したニューロン位置推定法の計算機実験に基づく評価

    孫 昊, 片山 統裕, 白石 泰士, 幸島 彰洋, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　110　(294)　5-10　2010年11月11日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    ニューロンの細胞外活動電位(スパイク)の記録実験において,記録されたニューロンの位置情報は,波形に基づくスパイク弁別や記録電極の位置の最適化等に有用である.本研究では,ニューロンのコンパートメントモデルを用いた細胞外活動電位の数値シミュレーションに基づいて,多点記録電極のデータから信号源(ニューロン)の位置を推定するいくつかの手法のパフォーマンスを比較する.また,位置推定精度に基づいて,異なった記録点のレイアウトを持つ多点電極の特性を評価する.

  45. 聴性脳幹反応の睡眠-覚醒状態依存性におけるアセチルコリンの役割

    深澤 孝浩, 大久保 博文, 辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　110　(294)　11-14　2010年11月11日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    聴性脳幹反応は睡眠状態の影響を受けないと考えられていたが、我々のグループは、聴性脳幹反応の振幅が睡眠時に比べて覚醒時に小さくなることを明らかにしてきた。本研究では、この睡眠-覚醒状態依存的な振幅の変化にアセチルコリンが関与しているかどうかを確かめるため、アセチルコリンのムスカリン受容体作動薬であるカルバコールを脳室投与し、聴性脳幹反応の振幅への影響を調べた。その結果、カルバコールを投与した直後に、聴性脳幹反応のIV波の振幅が減弱することを見出した。アセチルコリンの脳内濃度は、睡眠時に比べて覚醒時に高いことが知られているので、本研究の結果から、覚醒時の聴性脳幹反応の振幅の減弱にはアセチルコリンが重要な役割を果たしていることが示唆される。

  46. 脳深部刺激のコンピュータシミュレーション

    片山統裕, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体・生理工学シンポジウム論文集　25th　459-460　2010年9月23日

  47. Effect of NREM and REM sleep on somatosensory evoked potentials in rat 査読有り

    Akihiro Karashima, Hiroyuki Inada, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES　60　S181-S181　2010年

    ISSN： 1880-6546

  48. Performance evaluation of ICA-based spike sorting methods to multi-unit data recorded by a multi-site electrode in the rat hippocampus in vivo 査読有り

    Yasushi Shiraishi, Norihiro Katayama, Koichi Takasho, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　68　E440-E440　2010年

    DOI： 10.1016/j.neures.2010.07.1950 　

    ISSN： 0168-0102

  49. A topographic analysis of human scalp alpha EEG by the complex-valued ICA (MEとバイオサイバネティックス)

    Zhang Zhan, 片山 統裕, Watanabe Kazuma, NAKATANI Hiroto, KARASHIMA Akihiro, NAKAO Mitsuyuki

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　109　(279)　41-46　2009年11月5日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    Sleepiness at the wheel is one of the causes of fatal crashes and highway accidents by car drivers. Since the EEG alpha activity occurs in association with the subjective sleepiness, and the alpha activities are observed in a mixed signal, aureate decomposition method has been required. In this study, we propose a method to decompose the time-delayed mixture of alpha source signals by using the time-frequency domain analysis and complex-valued independent component analysis. The method is applied to the human scalp EEG data to decompose the alpha activities occur associated with the subjective sleepiness during a driving simulation task. It is shown that this method provide information about not only the spatial distribution of alpha power (power map) generated by each source but also the phase difference among the recording site (phase map). The alpha power map and the phase map would be useful for the investigation of the mechanism of cortical alpha rhythms such as dipole estimation in the brain

  50. マウス視床皮質スライスの多点電位記録によるシナプス応答の解析(BCI/BMIとその周辺)

    荒井香, 片山統裕, 白石泰士, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　109　(279)　3-6　2009年11月5日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    げっ歯類のヒゲの感覚情報は,視床のVPM核およびPOm核を経由して大脳皮質バレル野第IV層に入力される.POmはヒゲの細かい動きの情報を,またVPMは細かい動きに加えて接触状態の情報を伝達していることが示唆されている.本研究では視床,新皮質および視床-皮質間シナプス結合が保存されている脳スライス標本を作製し,VPM刺激に対するバレル野の時空間的な応答特性を解析した.その結果,VPMに2連発刺激を与えたとき,刺激間隔が200msより短い場合は2発目の刺激に対するフィールド電位の振幅が1発目に比べて小さくなった(ペアパルス抑圧).電流源密度解析の結果,このペアパルス抑制はバレル野IV層に投射されるシナプス伝達のレベルで生じていることが示唆された.

  51. ノンレム睡眠およびレム睡眠期の体性感覚応答(BCI/BMIとその周辺)

    稲田浩之, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　109　(279)　7-12　2009年11月5日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    ノンレム睡眠時は視床の感覚ゲートが遮断されて、感覚情報が大脳皮質へ届きにくい状態であるとの説が広く信じられてきたが、最近ノンレム睡眠時には覚醒時よりも聴覚の応答性が高まっていることを示すことが明らかとなり、視床が感覚ゲートに関係してない可能性がある。我々はこの応答性の変化が他のモダリティにも存在するかどうかを調べるため、睡眠時の体性感覚応答を計測した。その結果、ノンレム睡眠時の応答が、覚醒時に比べて大きくなることを見出した。一方、レム睡眠時の応答は、覚醒時の応答と大きな差がなかった。これらの結果は聴覚応答で報告されている傾向と一致しているので、感覚応答の睡眠-覚醒状態依存性が生じるメカニズムは共通していると示唆され、感覚ゲートの遮断が少なくとも視床のレベルまでは行われていないと推測される。

  52. 1計測信号参照系独立成分分析法のシミュレーション研究(BCI/BMIとその周辺)

    幡谷速昭, 木村芳孝, 伊藤拓哉, 辛島彰洋, 片山統裕, 八重樫伸生, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　109　(279)　37-40　2009年11月5日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    1計測信号から複数の独立成分を分離抽出するsingle-ICAはその有用性が期待される一方,分離精度にまだ問題があり改良の余地が多く残されている.我々は参照系独立成分分析法を用いた簡便なsingle-ICAのアルゴリズムを新たに提案し,多次元の埋め込み行列を作成する際の次元数と間引き間隔の変化に対する分離結果を調べた.その結果,分離信号の精度と原信号との時間のずれの変化の仕方は,各分離信号で異なることがわかった.この変化の仕方の違いが信号のどのような性質によるものであるか考察し,求めたい信号に応じた次元数と間引き幅の適切な設定に役立てたい.

  53. 複素独立成分分析を用いたニューロン活動電位のハードリアルタイム弁別システム(BCI/BMIとその周辺)

    白石泰士, 片山統裕, 高橋哲也, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　109　(280)　1-6　2009年11月5日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    神経組織に刺入した多重電極で複数のニューロンの活動を細胞外で同時記録する手法(多細胞記録法)がブレイン-マシン・インタフェースで広く用いられている.多細胞記録法では観測信号に含まれる活動電位を波形パターンに基づいて分離・弁別する必要がある.独立成分分析法は重畳した活動電位を分離できるため有用であるが,生の実験データにそのまま適用しただけでは十分な弁別性能が得られないことが多い.我々は,連続ウェーブレット変換と複素独立成分分析を組み合わせた手法を提案し,優れた弁別性能を有することを明らかにしてきた.本研究では,DOS PCとWindows PCを組み合わせた信号処理システムに本手法を実装する.このシステムが,活動電位発生から弁別までの遅延時間が1.5ms程度でのハードリアルタイム処理が可能であることを示す.

  54. 睡眠時の振動的神経活動とその機能

    辛島彰洋, 岩崎直穂子, 片山統裕, 中尾光之

    生体の科学　60　(4)　295-302　2009年8月

    DOI： 10.11477/mf.2425100857 　

  55. 活性化レベルの長期的変容による皮質神経回路網の再編成と睡眠時脳波ダイナミクス

    辛島彰洋, 岩崎直穂子, 片山統裕, 中尾光之

    感性福祉研究所年報　10　(10)　15-20　2009年3月

    出版者・発行元： 東北福祉大学感性福祉研究所

    ISSN： 1344-9966

  56. 睡眠-覚醒の個人モデルによる日常的活動パターンの評価と設計 (第2期(平成16年度〜20年度)学術フロンティア推進事業 五感を介する刺激測定に基づく健康向上のための人間環境システムの構築 平成20年度の総括) -- (全体総括)

    中尾光之, 片山統裕, 白川修一郎

    感性福祉研究所年報　(10)　131-135　2009年3月

    出版者・発行元： 東北福祉大学感性福祉研究所

    ISSN： 1344-9966

  57. Auditory brainstem response dependency on rapid eye movement sleep in rat 査読有り

    Akihiro Karashima, Hirofumi Okubo, Norihiro Katayama, Hiroto Nakatani, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　65　S231-S231　2009年

    DOI： 10.1016/j.neures.2009.09.1297 　

    ISSN： 0168-0102

  58. Self-organization process of network structure in a STDP neural network model 査読有り

    Norihiro Katayama, Shohei Yamada, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　65　S235-S235　2009年

    DOI： 10.1016/j.neures.2009.09.1321 　

    ISSN： 0168-0102

  59. CONTRIBUTION OF CALCIUM-INDUCED CALCIUM RELEASE FOR PROPAGATION OF YPKC TRANSLOCATION ALONG THE DENDRITES OF CEREBELLAR PURKINJE CELL 査読有り

    Norihiro Katayama, Norio Sakai, Naoaki Saito, Mitsuyuki Nakao, Hiroshi Tsubokawa

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES　59　151-151　2009年

    ISSN： 1880-6546

  60. 複数ニューロン記録用多重電極の設計支援を志向した3次元神経組織モデルの構築(<特集>生体医工学シンポジウム2008)

    久保貴嗣, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌　46　(6)　675-683　2008年12月10日

    出版者・発行元： 社団法人日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.46.675 　

    ISSN： 1347-443X 1881-4379

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    In multiunit recording with multisite neural electrodes in the brain, an adjustment of electrode parameters such as the spatial arrangement of the recording sites to the target brain region is essential to obtain good signal-to-noise ratio data. However, in the most case, the parameters have been decided according to the experience of experimenter due to the cost of animal experiments. In this study, we propose a framework to optimize the electrode parameters by the virtual experiment of multiunit recording and data analysis including spike detection and sorting of the simulated multiunit d...

  61. 神経スパイクの相互相関解析を利用したシナプス結合強度のモデルベース推定法(<特集>生体医工学シンポジウム2008)

    菊池修, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌　46　(6)　667-674　2008年12月10日

    出版者・発行元： 社団法人日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe.46.667 　

    ISSN： 1347-443X 1881-4379

    eISSN： 1881-4379

  62. 細胞外活動電位の多点記録に基づくニューロンの3次元位置推定法

    久保貴嗣, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　108　(314)　21-24　2008年11月14日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    脳にニューロン活動測定用の電極を刺入すると神経組織に機械的ひずみが生じ,ニューロンを死滅させる,あるいはその活動を活性化・不活性化させるなどの影響がおこる.そのため,ひずみの程度はニューロン活動記録の成績に影響を与える重要な要因である.本研究では,細胞外活動電位の多点記録からニューロンと電極の3次元的な位置関係を推定する方法を提案する.さらに,多点記録する位置を微小に動かしたときに生ずるニューロンの位置ずれの情報から,電極周辺の機械的ひずみを視覚化する.本手法によりin vivo記録においても脳に埋め込まれた神経電極によるひずみの程度をオンサイトで定量的評価をすることが可能になる.

  63. 周波数領域独立成分分析を用いた複数ニューロン活動の弁別アルゴリズム

    白石 泰士, 片山 統裕, 菊池 修, 久保 貴嗣, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電気学会研究会資料. MBE, 医用・生体工学研究会　2008　(49)　47-52　2008年10月24日

  64. 周波数領域独立成分分析を用いた複数ニューロン活動の弁別アルゴリズム(BCI/BMIとその周辺,一般)

    白石泰士, 片山統裕, 菊池修, 久保貴嗣, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　108　(264)　101-106　2008年10月16日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    神経組織に刺入した多重電極で複数のニューロンの活動を細胞外で同時記録する手法(多細胞記録法)がブレイン-マシン・インタフェースをはじめ神経科学・神経工学の分野で広く用いられている.多細胞記録法では観測信号に含まれる活動電位を波形パターンに基づいて分離・弁別する必要がある.独立成分分析法はそのための有用な方法であるが,生の実験データにそのまま適用しただけでは十分な弁別性能が得られないことが多い.これまで我々は,ウェーブレット変換と複素独立成分分析を組み合わせた手法(WICA法)を提案し,従来法に比べ優れた弁別性能を有することを示してきた.本研究では,ウェーブレット変換で用いるマザーウェーブレットのパラメータ値が弁別精度に及ぼす影響を調べる.さらに,スパイク検出のための閾値を自動的に決定するアルゴリズムを提案し,その性能を比較検討する.

  65. Long-term sensory deprivation causes local change in slow wave activity during NREM sleep 査読有り

    Akihiro Karashima, Naoko Iwasaki, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　61　S112-S112　2008年

    ISSN： 0168-0102

  66. A real-time spike sorting system based on complex-valued ICA for multiunit recording 査読有り

    Norihiro Katayama, Yasushi Shiraishi, Tetsuya Takahashi, Osamu Kikuchi, Takashi Kubo, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　61　S252-S252　2008年

    ISSN： 0168-0102

  67. A three-dimensional neural tissue model of hippocampal CA3 field for simulation of multiunit recording with multi-site electrodes 査読有り

    Takashi Kubo, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　61　S252-S252　2008年

    ISSN： 0168-0102

  68. Coupling circadian rhythm and cell cycle (MEとバイオサイバネティックス)

    Cheng Yan, Karashima Akihiro, Katayama Norihiro, NAKAO Mitsuyuki

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　107　(351)　5-8　2007年11月15日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    Circadian and cell cycles are suggested to be linked at molecular level. In order to elucidate the mechanism of interactions, we first established a model for cell cycle in eukaryotes, which involves Cyclin: CDK, CDC25, Wee1, Cyclin: CDK: CKI, SKP2, APC and CDC20. Because Wee1 is suggested to be a candidate to establish the link, phase responsiveness was investigated by applying a perturbation on Wee1 transcription in the model. We found that the growth curve of cell mass has a critical role in the responsiveness. The model with a power law growth curve exhibited a PRC with only a delay response, which will be used to study circadian regulations on cell cycle.

  69. 心電図の参照系信号分離における参照信号の最適化

    根田林知之, 木村芳孝, 千田新一, 伊藤拓哉, 大和田一成, 辛島彰洋, 片山統裕, 岡村州博, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　107　(351)　1-4　2007年11月15日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    独立成分分析(ICA)は信号分離技術として、脳波、胎児心電図などの解析に広く用いられてきている。中でも参照系を用いた独立成分分析(Blind Source Separation with Reference signal: BSSR)は、ある特徴量を持った信号が含まれている場合、非常に有効である。これまで、この参照信号のタイミングに対するロバスト性が示唆されてきたが、その理由については明らかにされていない。本研究では、参照信号を構成するスパイク波の欠落、スパイク幅の増大、評価関数の次数に対するBSSRの分離結果について評価した。スパイク波数の欠落については単調に分離精度が低下した。スパイク幅の増加によって分離精度は低下したが、低下率は小さかった。評価関数の次数については、4次の評価関数が最適であることが確認された。以上により、参照信号の変容に対する分離結果のロバスト性の様子が明らかになった。これらの結果を基に、ロバスト性を制御する評価式を導出し、適切な参照信号の設計に役立てたい。

  70. 睡眠制御機構の解明を目指した脳幹神経回路の多細胞同時計測

    嶋崎統彦, 辛島彰洋, 久保貴嗣, 菊池修, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　107　(351)　9-12　2007年11月15日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    脳幹の縫線核や被蓋核に多重電極を刺入し、近傍の複数のニューロン活動を同時計測した。これらは、睡眠-覚醒リズムの生成に関与している睡眠制御ニューロンが存在している部位である。スパイク相関解析により、(i)機能的な結合が近傍のニューロン間に存在する,(ii)この結合は、睡眠制御ニューロン間だけでなく、睡眠制御に関わっていないと考えられるニューロンと制御ニューロンとの間にも存在する、ことを示唆する結果を得られた。これらは、睡眠-覚醒制御機構の理解につながる新しい枠組みの構築に寄与できると期待される。

  71. 生体リズム機構の階層的モデル化

    岡山大, 中尾光之, 徳丸信子, 本間さと, 本間研一

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　107　(351)　13-16　2007年11月15日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    生体リズムは、視交叉上核(SCN)を中心とした内因性の機構によって作られる、約24時間の周期を持つ様々なリズム現象である。生体リズムは、SCN細胞内の分子レベルの遺伝子発現機構から始まり、いくつかの階層を経て睡眠・覚醒リズムや体温・メラトニンリズムなどの行動レベルのリズムとして表れる。本研究では、まず生体リズム機構の行動レベルでのモデルとして、視交叉上核(SCN)由来のSCN振動体と、SCN以外の時計機構を統合した非SCN振動体からなる二振動体モデルのダイナミクスを解析した。さらに、SCN内部の遺伝子発現リズムを三次元的に再構成した。いずれの結果もSCNが単一の振動体ではなく、非一様な構造をしていることを示唆した。

  72. 複素独立成分分析を用いた複数ニューロン活動のリアルタイム弁別処理システム(脳インタフェース(信号処理),脳インタフェースの技術と応用,一般)

    白石泰士, 片山統裕, 高橋哲也, 菊池修, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　107　(263)　75-80　2007年10月11日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    神経組織に刺入した多重電極で複数のニューロンの活動を細胞外で同時記録する手法(多細胞記録法)がブレイン-マシン・インタフェースで広く用いられている.多細胞記録法では観測信号に含まれる活動電位を波形パターンに基づいて分離・弁別する必要がある.独立成分分析法は重畳した活動電位を分離できるため有用であるが,生の実験データにそのまま適用しただけでは十分な弁別性能が得られないことが多い.我々は,連続ウェーブレット変換と複素独立成分分析を組み合わせた手法を提案し,優れた弁別性能を有することを明らかにしてきた.本稿では,背景ノイズが弁別精度に及ぼす影響を実験データに基づいて構成された試験データを用いて検討する.さらに,ディジタルシグナルプロセッサを搭載した信号処理システムに本手法を実装する.このシステムが,活動電位発生から弁別までの遅延時間が2ms程度のリアルタイム処理が可能であることを示す.

  73. 3次元神経組織モデルによる細胞外活動電位記録のシミュレーションと細胞外電極評価への応用(脳インタフェース(電極,培養など),脳インタフェースの技術と応用,一般)

    久保貴嗣, 片山統裕, 菊池修, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　107　(263)　81-86　2007年10月11日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    脳神経組織に刺入した多重電極で効率的かつ高精度にニューロン活動を記録するためには,電極の形状,記録チャンネル数や配置などのパラメータを最適化する必要がある.パラメータの最適化には電極特性の評価が欠かせないが,そのために生体を用いるのはコストが大きすぎるという問題がある.そのため,これらのパラメータは,主として実験者の経験と勘に頼って決められることが多かった.本研究では海馬CA3領域の細胞外神経活動を再現する3次元神経組織モデルと細胞外電極による活動電位観測系のモデルを構築した.実験データに基づきニューロンの位置推定を行うとともに,計算機シミュレーションによる検証実験により電極による侵襲領域を定量化できた.これより,本モデルが神経電極のデザインと特性評価に有用であることが示唆された.

  74. Mathematical models of regulatory mechanisms of sleep-wake rhythms

    M. Nakao, A. Karashima, N. Katayama

    Cellular and Molecular Life Sciences　64　(10)　1236-1243　2007年5月

    DOI： 10.1007/s00018-007-6534-z 　

    ISSN： 1420-682X 1569-1632

  75. 睡眠-覚醒リズムの統合的モデル

    中尾光之, 辛島彰洋, 片山統裕

    感性福祉研究所年報　8　(8)　27-32　2007年3月

    出版者・発行元： 東北福祉大学感性福祉研究所

    ISSN： 1344-9966

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    Sleep-wake rhythms are considered to be controlled by the mutually interacting two oscillators, one for suprachiasmatic (SCN) oscillator, and the other for non-SCN oscillator. We have developed two different mathematical models of human sleep-wake rhythms: one is the phase dynamics model of human circadian rhythms, and the other is the thermoregulatory model of sleep control. A phase dynamics model and thermoregulatory model are mutually complementary. The former cannot provide amplitude information such as temperature and sleepiness, and the latter can work only under the externally entrained conditions. We try to integrate them by mapping the phase dynamics onto the oscillators of the thermoregulatory model. The other integration is implementation of regulatory mechanisms of skin temperature in the thermoregulatory model. This integration enables the model to provide a general framework for simulating possible interactions between thermal environments and sleep-wake rhythm. The behavior of integrated models is shown in this paper.

  76. ヒトのサーカディアンリズムの振動子モデル(生命リズムと振動子ネットワーク)

    中尾光之, 山本啓介, 岡山大, 片山統裕

    物性研究　87　(4)　564-569　2007年1月20日

    出版者・発行元： 物性研究刊行会

    ISSN： 0525-2997

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    この論文は国立情報学研究所の電子図書館事業により電子化されました。研究会報告We developed a phase dynamics model of human circadian rhythms that allows non-photic entrainment. Characteristically, our model can simulate the interaction between the melatonin and the sleep-wake rhythms, which owes mainly to the discontinuity in couplings between oscillators in the model. On the other hand, we studied the bifurcation structure of the two process model based on a constructed circle map of the model. This circle map was characterized by its discontinuity. Here, the same circle map was constructed for our model, which was shown to have...

  77. Physiology-based model of sleep-wake regulation

    A. Karashima, M. Nakao

    医学のあゆみ,医歯薬出版　220　(4)　303-307　2007年

  78. Activity-dependent organization of associative neuronal dynamics of the hippocampal CA3 network in vitro 査読有り

    Kikuchi Osamu, Katayama Norihiro, Karashima Akihiro, Nakao Mitsuyuki

    NEUROSCIENCE RESEARCH　58　S110-S110　2007年

    DOI： 10.1016/j.neures.2007.06.1210 　

    ISSN： 0168-0102

  79. Synchronization of theta activity in hippocampus and amygdala during REM sleep 査読有り

    Karashima Akihiro, Hayashi Mio, Shimazaki Motohiko, Katayama Norihiro, Nakao Mitsuyuki

    NEUROSCIENCE RESEARCH　58　S33-S33　2007年

    DOI： 10.1016/j.neures.2007.06.189 　

    ISSN： 0168-0102

  80. Calcium-dependent mechanisms underlying propagation of gamma PKC translocation along the dendrites of cerebellar Purkinje cell 査読有り

    Tsubokawa Hiroshi, Kashiwagi Kaori, Saito Naoaki, Nakao Mitsuyuki, Katayama Norihiro

    NEUROSCIENCE RESEARCH　58　S138　2007年

    DOI： 10.1016/j.neures.2007.06.1380 　

    ISSN： 0168-0102

  81. Modeling of extracellular multiple neuronal activities based on the multi-unit recording 査読有り

    Kubo Takashi, Katayama Norihiro, Mushiake Hajime, Kikuchi Osamu, Karashima Akihiro, Nakao Mitsuyuki

    NEUROSCIENCE RESEARCH　58　S161-S161　2007年

    DOI： 10.1016/j.neures.2007.06.667 　

    ISSN： 0168-0102

  82. レム睡眠期に海馬と扁桃体で観測される&theta;リズムと脳幹相動性活動との時間関係

    辛島 彰洋, 林 海緒, 岩崎 直穂子, 嶋崎 統彦, 片山 統裕, 中尾 光之

    日本生理学会大会発表要旨集　2007　(0)　137-137　2007年

    出版者・発行元： 日本生理学会

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    We simultaneously recorded hippocampal and amygdaloid field activity during REM sleep in rats. In the amygdala, intermittent rhythmic activity, whose frequency was about 8 Hz, was recorded during REM sleep. This activity was found to be synchronized with hippocampal theta activity. We also recorded pontine phasic potential, which is called P wave. This potential is known to relate to the cholinergic neuronal activity in the brainstem. We found that i) the frequency of theta wave in both the amygdala and hippocampus increased associated with increase in the P wave density, ii) duration of theta in the amygdala increased as P wave density increases iii) synchronization between theta wave in the amygdala and hippocampus became stronger with the increase in the P wave density. Because cholinergic neurons in the brainstem send projections to the amygdala and hippocampus, these results suggest that the brainstem cholinergic neurons activate theta activity both in the amygdala and hippocampus. &lt;b&gt;[J Physiol Sci. 2007;57 Suppl:S137]&lt;/b&gt;

  83. A study to determine the robustness of reference signals for BSSR signal extraction method

    Y. Kimura, T. Netabayashi, T. Ito, S. Jafar, S. Chida, N. Katayama, K. Owada, K. Okamura, M. Nakao

    AIP Conference Proceedings　922　705-708　2007年

    DOI： 10.1063/1.2759773 　

    ISSN： 0094-243X 1551-7616

  84. 睡眠-覚醒制御機構の生理学的モデル

    辛島彰洋, 中尾光之

    医学のあゆみ　220　(4)　303-307　2007年1月

    出版者・発行元： 医歯薬出版(株)

    ISSN： 0039-2359

  85. 縮約と遡行による階層的生体リズム機構のモデル化

    中尾光之, 岡山大, 片山統裕, 辛島彰洋

    電気学会論文誌. C, 電子・情報・システム部門誌 = The transactions of the Institute of Electrical Engineers of Japan. C, A publication of Electronics, Information and System Society　127　(10)　1486-1490　2007年

    出版者・発行元： 社団法人 電気学会

    DOI： 10.1541/ieejeiss.127.1486 　

    ISSN： 1348-8155 0385-4221

  86. A quartet neural system model orchestrating sleep and wakefulness mechanisms (vol 95, pg 2055, 2006)

    Y. Tamakawa, A. Karashima, Y. Koyama, N. Katayama, M. Nakao

    JOURNAL OF NEUROPHYSIOLOGY　96　(6)　3558-3558　2006年12月

    DOI： 10.1152/jn.z9k-7840-corr.2006 　

    ISSN： 0022-3077

  87. 多重電極で記録された活動電位波形のウェーヴレット変換に基づく弁別アルゴリズム

    高橋哲也, 片山統裕, 菊池修, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　106　(370)　65-68　2006年11月15日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    神経回路を構成するニューロンの相互作用や協調的活動を調べることを目的として多重電極による多細胞記録法が用いられている.この手法では同時に記録された複数のニューロンの活動電位を波形情報を頼りに弁別する.複数のニューロンがほぼ同時に発火すると波形が重畳するため,従来のパターン認識の手法ではスパイクの弁別精度が低下するという問題があった.この問題を解決する手法として独立成分分析(ICA)を適用した手法が提案されてきた.しかし十分な分離結果が得られないことが多い.本研究では,連続ウェーヴレット変換と複素ICAを組み合わせた新しいスパイク弁別アルゴリズムを提案する.シミュレーションデータに本手法を適用することによって,従来のICA法より優れた性能を持つこと,及びそのメカニズムについて考察する.

  88. 体節形成ダイナミクスのモデル化

    風間章寛, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　106　(370)　69-72　2006年11月15日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    体節は,背骨や骨格筋,肋骨のように分節構造をもつ器官の基礎となる組織である.体節は,未分化中胚葉(PSM)と呼ばれる間葉組織において,逐次的に生ずる規則正しい分節化によって形成される.この分節化現象はPSMの前方で周期的に起こり,その周期性は分子時計によって制御されていると考えられている.マウスのPSMの場合,HesやLfngといった関連遺伝子の発現量が120分おきに増減を繰り返していて,この周期的な発現振動が体節の規則正しい分節化にとって必要不可欠であると考えられる.本研究では,体節形成現象に関連する遺伝子発現機構の知見を統合し,分子時計メカニズムのモデル化,シミュレーションを行い,関連遺伝子の発現ダイナミクスと分子間相互作用の関係を明らかにする.

  89. 22.心臓血管制御系のモデル化(平成17年度東北支部大会抄録)

    伊藤健太, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌　44　(2)　2006年6月10日

    出版者・発行元： 社団法人日本生体医工学会

    ISSN： 1347-443X

  90. 神経スパイクの相関解析に基づく機能的結合性の統計的検定に関する考察

    片山統裕, 菊池修, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　106　(79)　1-6　2006年5月19日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    同時記録された複数のニューロン活動を利用してニューロン間のシナプス結合の有無を判定するために相互相関ヒストグラム(CCH)解析が広く用いられている.本研究では,ニューロンが共通して受け取る入力(コモンドライバ)によって生じる相関がラグ時間に依存して大きく変化する場合には,従来のシャフリング補正CCHに基づいた統計的検定法では問題があることを指摘するとともに,シャフリングCCHの性質を利用した新しい検定方法を提案する.さらに,ニューロンとコモンドライバの性質を仮定することによって,CCHに基づいて神経結合の強さを定量化するパラメータを算出する方法を提案する.

  91. 睡眠-覚醒リズムを制御する神経機構の数理モデル

    辛島彰洋, 玉川雄一, 小山純正, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　106　(79)　19-24　2006年5月19日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    睡眠-覚醒のリズムを制御する神経機構の研究の進展に伴い多くの事実が明らかとなったが、睡眠制御機構の全体像を得るには至っていない。本稿では、最新の生理学的知見を基に構築した睡眠制御機構モデルを提案する。本モデルは、従来のモデルでは再現できなかった24時間周期の睡眠-覚醒サイクルと睡眠中に見られる約90分周期のレム-ノンレム睡眠サイクルを同時に再現できる。さらに、睡眠ステージの移行前後において、睡眠-制御機構の中枢である脳幹で計測された神経活動と共通した振る舞いを示す。本モデルは、睡眠-覚醒サイクルの制御機構の統一的な理解や各種睡眠障害の病態解釈に役立つと期待される。

  92. レム睡眠中の海馬の機能

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    Brain Medical　18　(1)　80-86　2006年3月

    出版者・発行元： (株)メディカルレビュー社

    ISSN： 0915-5759

  93. Transient dynamics of in vitro hippocampal CA3 network in response to single- or multi-site stimulation 査読有り

    Osamu Kikuchi, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　55　S164-S164　2006年

    ISSN： 0168-0102

  94. Brainstem control of the EEG during REM 査読有り

    Akihiro Karashima, Yoshimasa Koyama, Naoko Iwasaki, Osamu Kikuchi, Motohiko Shimazaki, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    NEUROSCIENCE RESEARCH　55　S43-S43　2006年

    ISSN： 0168-0102

  95. 体節形成分子時計のモデル化

    風間 章寛, 片山 統裕, 中尾 光之

    電気関係学会東北支部連合大会講演論文集　2006　(0)　278-278　2006年

    出版者・発行元： 電気関係学会東北支部連合大会実行委員会

  96. 多点記録多ニューロン活動信号のウェーヴレット変換に基づくスパイク弁別

    高橋 哲也, 片山 統裕, 菊池 修, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    電気関係学会東北支部連合大会講演論文集　2006　(0)　112-112　2006年

    出版者・発行元： 電気関係学会東北支部連合大会実行委員会

  97. 睡眠-覚醒リズムの統合化モデル

    石浦大樹, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　105　(402)　17-20　2005年11月10日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    我々は睡眠の体温調節機能に基づく睡眠覚醒リズムのモデルと結合位相振動子系からなるヒトサーカディアンリズムのモデルを構築してきた.前者は振動子のダイナミクスを含んでおらず後者は位相のみのダイナミクスしか予測できない.換言すれば互いに相補的な特徴を有している事になる.そこでこれらを統合してダイナミックに外的環境が変化する場合にも生体リズムの振舞いが予測できるモデルを構築した.本稿ではその結果を報告する.

  98. 母体腹部誘導心電図からの胎児心電図の分離抽出

    松山文昭, 木村芳孝, 千田新一, 伊藤拓哉, 辛島彰洋, 片山統裕, 岡村州博, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　105　(402)　25-28　2005年11月10日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    胎児心電図は胎児心臓の電気活動を知る上で重要な役割を担うと考えられる。これの抽出にはブラインド信号分離(BSS)を適用した方法が主流となっている。しかし、抽出波形において、T波やP波の判別が難しいなど、この方法による抽出結果が心電図として十分な信頼性を有しているとはいえない。信号の非線形性(ゆがみ)がその要因と考えられる。この問題を解決するためにBSSのような線形変換に代わる新しい方法として高速非線形状態空間射影法(FNSSP)を開発したので、その適用結果について述べる。

  99. 縮約された細胞時計機構モデルを用いた視交叉上核ダイナミクスのモデル化

    青木一史, 中尾光之, 片山統裕

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　105　(335)　37-40　2005年10月7日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    視交叉上核は哺乳類における生物時計の生理的実体であると言われている.この部位における分子時計機構モデルを縮約し, そこに細胞活動と細胞内シグナル伝達系を表現した変数を追加することで, 細胞レベルの時計機構モデルを構築した.このモデルにギャップ結合とシナプス結合による作用を追加し, 2次元系ダイナミクスのシミュレーションを行った.細胞活動及び細胞内シグナル伝達系の拡散速度が非常に大きい時に視交叉上核の腹外側部と背内側部の位相関係を再現した.これにより, モデルの縮約による階層的モデリングの有効性が示された.

  100. STDP神経回路におけるネットワークの自己組織化過程

    山田尚平, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　105　(335)　41-44　2005年10月7日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    ラットの大脳新皮質や海馬では, シナプス前細胞と後細胞で発生するスパイクの順番やその時間間隔に依存してシナプス伝達効率が変化する現象(spike-timing-dependent plasticity, STDP)が観測されている.この性質は脳の神経回路構造の形成に重要な役割を担っていると考えられている.本研究では, Kitanoらによって提案されたSTDP神経回路モデルにニューロン間の信号伝達遅延を組み込み, STDPによるネットワークの自己組織化過程を調べた.その結果, 自己組織化されるネットワーク構造やその過程が遅延時間に強く依存することが分かった.

  101. モデリングによる生体システムダイナミクスの特徴づけと制御規範推定(<特集>生体モデル)

    中尾光之, 片山統裕, 辛島彰洋

    日本AEM学会誌　13　(3)　221-229　2005年9月10日

    出版者・発行元： 日本AEM学会

    ISSN： 0919-4452

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    Aims of modeling of biological systems are to quantitatively characterize their dynamics and/or to get physiological insight into them. For characterization, a mathematically abstract modeling is employed by ignoring the physiological details (characterization model). Instead, for obtaining physiological insights, a model whose structure mimics the physiological one should be used to enable physiological interpretation of the model dynamics (physiology-based model). In this paper, the cardiovascular system is modeled in different ways described above. The models shown here illustrate their own properties and distinctiveness.

  102. 介在ニューロン回路網モデルにおいてγ振動が生じるためのトポロジカルな条件

    片山統裕, 佐々木信也, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　105　(82)　13-17　2005年5月19日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    動物の海馬や大脳皮質脳波に観測されるγ振動(20-80Hz)は, 脳における並列分散処理のためのクロックのような機能を持っている可能性が期待されている.また, γ振動は主として介在ニューロン回路における同期活動によって主として支えられていることが明らかにされている.本研究では, 空間的にコヒーレントなγ振動が生じるためのネットワークトポロジー条件をコンピュータシミュレーションによって調べた.パラメータ空間において, コヒーレントなγ振動が生じる領域の境界線は, 単一ニューロンあたりの平均シナプス結合数と, ネットワークのクラスター係数の積の等値線と非常によく一致していることが明らかになった.

  103. 体温調節機能に着目した睡眠-覚醒リズムのモデル化とその応用 (健康スケールに関するセミナー解説論文集)

    中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    感性福祉研究所年報　(6)　115-120　2005年3月

    出版者・発行元： 東北福祉大学感性福祉研究所

    ISSN： 1344-9966

  104. Model-based characterization of biological system dynamics and estimation of their regulatory criteria

    M. Nakao, N. Katayama, A. Karashi

    日本AEM学会誌　13　21-29　2005年

  105. 参照信号系を持つ独立成分分析法による胎児心電図の解析

    松山文昭, 木村芳孝, 佐藤道由, 伊藤拓哉, 千田新一, 妹尾匡人, 中尾光之

    日本生体医工学会誌　43　567　2005年

  106. カルバコールにより賦活される海馬神経回路の時空間ダイナミクス

    片山統裕, 菊池修, 渡邉直樹, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌　42　(4)　269-276　2004年12月10日

    出版者・発行元： 社団法人日本生体医工学会

    DOI： 10.11239/jsmbe2002.42.269 　

    ISSN： 1347-443X

    eISSN： 1881-4379

  107. 生体神経回路モデルのネットワーク構造とダイナミクスの関係

    佐々木伸也, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　104　(429)　5-8　2004年11月8日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    大脳皮質および海馬ではγ周波数帯(20-80Hz)の電位振動が観測される.このリズム生成は相互に結合した介在ニューロンの同期的振動によって支えられていると考えられている.本研究ではWane&amp;Buzsakiにより提案された抑制性fast-spikingニューロンの回路網モデルを拡張して,ネットワークの空間構造とニューロン間の信号伝達遅延を導入し,ニューロン活動の同期性への効果を検討した.その結果「小さな世界」型の空間構造を導入するとスパイクの同期性が高まり,γ周波数帯の振動が観察されることがわかった.また遅延時間も同期性を高める効果があることが明らかになった.

  108. ブラインド信号分離による胎児心電図の解析

    佐藤道由, 木村芳孝, 中尾光之, 片山統裕

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　104　(429)　45-48　2004年11月8日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    母親の腹部に配置した複数の電極から誘導された心電図から胎児心電図を抽出するアルゴリズムを提案した。母体心電図成分を心ベクトルに基づいて除去し、ブラインド信号分離(BSS)を適用した。ドップラー信号を参照信号に想定したBSSは高精度で胎児心電図を抽出する能力を有することが分かった。

  109. 睡眠ステージ移行期の脳波ダイナミクスと神経活動の関係

    玉川雄一, 辛島彰洋, 小山純正, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　104　(429)　9-12　2004年11月8日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    我々はラット脳波において、睡眠ステージ移行期における脳波スペクトルパワーの時間変化を求めた。これにより、いくつかの移行期で特徴的な脳波ダイナミクスを見出した。本研究では、このような脳波ダイナミクスと、睡眠-覚醒制御を担うとされる視床下部と脳幹のニューロン活動の関係を調べた。その結果、脳波のθ波(5-10Hz)やα波(10-16Hz)帯域のパワーと相関した活動を有するニューロンがみられた。また、ニューロン発火頻度の変化は睡眠-覚醒ステージの切り替わりと同時か、先行していた。以上より、それぞれのニューロンが異なるやり方でステージ遷移と維持に関わっていることが明らかになった。

  110. 生体医工学における研究の最前線

    南谷晴之, 井出徹, 土居伸二, E. Bagarinao, 中尾光之, 佐藤俊輔

    電子情報通信学会 情報・システムソサイエティ誌　9　(2)　4-11　2004年8月

  111. Instantaneous acceleration of hippocampal theta wave associated with pontine phasic activity during REM sleep in rats

    A. Karashima, M. Nakao, K. Honda, N. Iwasaki, N. Katayama, M. Yamamoto

    Neuroscience Research　2004年

  112. 生体リズムの分子機構モデル

    西村良周, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　103　(470)　17-22　2003年11月20日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    分子時計機構に関しては、複数の遺伝子の転写・翻訳フィードバックループがリミットサイクルを生成しているとする考えと、それらは時計の本体ではないとする考えとがある。前者に基づいたモデルをGoodwin型、後者のそれを振動子フィードバック型と呼ぶことにする。本研究では、先ず、Goodwin型モデルにおいて多重転写・翻訳フィードバックループの強度と軌道安定性について調べた。その結果、両者の間には相反する関係があることが分かった。また、光刺激に対する位相反応性と同調特性によって、Goodwin型と振動子フィードバック型のモデルのダイナミクスが差異化された。これらの結果は、分子時計機構の異なる描像のリアリティを実験的に検証するのに役立つ。

  113. ラットの感覚毛除去によるバレル野の睡眠時脳波ダイナミクスの変化

    岩崎直穂子, 辛島彰洋, 玉川雄一, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　103　(470)　23-28　2003年11月20日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    体性感覚の剥奪は、末梢から大脳皮質に至る神経機構を変化させることが知られている。しかしながら成熟後の長期の体性感覚剥奪による変化はまだよくわかっていない。そこで、ラットの片側感覚毛を一ヶ月間除去し、その際の睡眠時脳波ダイナミクスの変化を調べることにより、神経機構の長期的変容による睡眠時脳活動への影響、およびそれへの睡眠の寄与を探った。その結果、除去側のバレル野における脳波スペクトルパワーが正常側に比べて、除去後10日間にわたって徐々に減少し、10日目以降は上昇する傾向がみられた。これは感覚遮断によって皮質あるいは視床-皮質系の神経回路に何らかの変容が生じ、興奮性、抑制性のバランスが非単調に変化したものと考えられる。以上の結果は成熟後でも経験によって神経回路がある程度の規模で変化しえることを示唆している。

  114. Formal similarity between the two process model and a coupled oscillator model

    M Nakao, K Yamamoto, N Katayama, M Yamamoto

    SLEEP　26　A98-A99　2003年5月

    ISSN： 0161-8105

  115. Pontine phasic activity is phase-locked to hippocampal theta wave during REM sleep in rats

    A Karashima, M Nakao, K Honda, K Nakamura, N Katayama, M Yamamoto

    SLEEP　26　A3-A3　2003年5月

    ISSN： 0161-8105

  116. Non-monotonic changes of sleep EEG dynamics in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivations

    N Iwasaki, H Karashima, M Nakao, N Katayama, M Yamamoto

    SLEEP　26　A30-A30　2003年5月

    ISSN： 0161-8105

  117. 12.状態依存性の固有周期を持つ振動子ネットワークのダイナミクス(平成14年度東北支部大会抄録)

    堀内正裕, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌　41　(1)　67-67　2003年3月10日

    出版者・発行元： 社団法人日本生体医工学会

    ISSN： 1347-443X

  118. 13.培養心筋細胞の興奮リズムに対するoctanolの効果(平成14年度東北支部大会抄録)

    諸橋裕, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌　41　(1)　67-67　2003年3月10日

    出版者・発行元： 社団法人日本生体医工学会

    ISSN： 1347-443X

  119. Temporal- relationship between hippocampal theta wave and spontaneous and elicited PGO-like wave during REM sleep in rats

    A.Karashima, M.Nakao, K.Honda, K.Nakamura, N.Katayama, M.Yamamoto

    Neuroscience Research　46　(Suppl. 1)　S107-S107　2003年

  120. Head-up tilt時の心臓血管系ダイナミクスの解析

    伊藤史典, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋, 宗像正徳

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　102　(481)　29-32　2002年11月21日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    重力負荷に対する心臓血管系の応答を調べるために、head-up tilt試験を行い、ダイナミクスのtilt角度依存性を閉ループ系インパルス応答と、sequence法による圧受容器反射感度(BRS)によって特徴づけた。具体的には、臥位、10、20、30、立位とtilt角度を変化させて、心臓血管系信号を測定し、瞬時心拍数(HR)、収縮期血圧(BP)、呼吸リズム(RP)の時系列を解析に用いた。インパルス応答は多変量ARXモデルをあてはめて推定した。その結果、BRSはtilt角度の上昇に伴い低下する傾向がみられた。閉ループインパルス応答BP→HR、BP→BPは共にtilt角度が大きくなるに従って速くなる様子がみられた。血圧調節が強まると期待されるtilt角度が大きい場合に、開ループ系の尺度であるBRSが低下し、閉ループ系インパルス応答が加速する傾向がみられたことは、後者の妥当性を示しているのかもしれない。

  121. ヒト眼球運動に先行するスパイク電位の計測と解析に関する研究

    北原亮, 山本光璋, 片山統裕, 中尾光之, 服部正人, 上埜高志

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　102　(481)　33-36　2002年11月21日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    レム睡眠期のヒト顔面部において、20msec幅程度のスパイク電位(SP)が急速眼球運動(REMs)に先行して観測されることが報告されている(REMs-anticipatory phasic potentials:RAPPs)。また、覚醒時のサッケード運動の際にも、Presaccadic spike potential(PsSP)と呼ばれる電位が観測されている。これまで、PsSPとRAPPsは出現タイミング頭部におけるトポグラフなどの性質が酷似していることが指摘されてきた。本研究ではこれらSPを計測し、その振幅特性などについて比較した。睡眠時は眼球運動の角度が観測できないため,眼球運動の角度を反映するものとして双極誘導された眼電図の振幅を用いた。PsSPはサッケードの角度が大きいほどその振幅が大きくなる傾向がみられた。一方、RAPPsは眼電図の振幅によらずほぼ一定だった。この結果は、PsSP及びRAPPsが発生するときの脳神経系の状態の違いを反映しているものと考えられる。

  122. 生体リズム機構のモデリング

    中尾光之, 山本啓介, 片山統裕, 山本光璋

    計測と制御 = Journal of the Society of Instrument and Control Engineers　41　(10)　733-739　2002年10月10日

    出版者・発行元： 計測自動制御学会

    DOI： 10.11499/sicejl1962.41.733 　

    ISSN： 0453-4662

  123. 生体リズムの位相振動子モデルとその性質について

    中尾光之, 山本啓介, 片山統裕, 山本光璋

    生体・生理工学シンポジウム論文集　17　367-368　2002年9月9日

  124. ブラインド信号分離とその生体信号処理への応用

    中尾光之

    BME : bio medical engineering　16　(5)　1-1　2002年5月10日

    DOI： 10.11239/jsmbe1987.16.5_2 　

    ISSN： 0913-7556

  125. ブラインド信号分離技術のてんかん脳波解析への応用

    中尾光之, 佐藤大輔, 大槻泰介, 片山統裕, 山本光璋

    BME : bio medical engineering　16　(5)　38-45　2002年5月10日

    出版者・発行元： 2

    DOI： 10.11239/jsmbe1987.16.5_38 　

    ISSN： 0913-7556 2185-5382

  126. 聴覚刺激により誘起されるPGO波と海馬θ波との同期的関係

    辛島彰洋, 中尾光之, 中村和浩, 片山統裕, 山本光あき

    日本神経科学大会プログラム・抄録集　25th　2002年

    ISSN： 1347-8583

  127. Temporal relationships between hippocampal theta waves and isolated and cluster PGO waves

    A. Karashima, M. Nakao, K. Nakamura, N. Katayama, M. Yamamoto

    Neuroscience Research　25　S117-S117　2002年

  128. Phase-locking between elicited PGO waves by tone stimuli and hippocampal theta waves during REMs sleep

    A. Karashima, M. Nakao, K. Nakamura, N. Katayama, M. Yamamoto

    Neuroscience Research　26　S125-S125　2002年

  129. ヒトのサーカディアン・システムのモデル化とその応用

    中尾光之

    Pharma Medica　20(Suppl.)　39-44　2002年1月

    出版者・発行元： 2

  130. 生体リズムの多振動体モデル

    徳丸信子, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　17-22　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    視交差上核とは独立にラットにメタンフェミンを投与すると概日リズムが現れることが知られている(MAP誘発リズム)。これは行動リズムを制御する振動子の候補と考えられている.このリズムの性質や発生機構を調べるため, Bonhoeffer-Van del Pol(BVP)振動子を多数結合したモデルを用いてシミュレーションを行った.その結果, リミットサイクル振動子、減衰振動子共に実験的に得られたα/ρ比などの振動パラメータのMAP濃度依存性を再現した.また, ドーパミンの非選択的拮抗薬であるハイロペリドール(HPD)投与によるMAP誘発リズムの位相シフトをシミュレーションした結果, 減衰振動子が定性的に実験結果を再現した.これより, 減衰振動子の結合系としてMAP誘発リズムを捉える描像の可能性が示唆された.

  131. フィードバック機構を有するサーカディアンシステムのモデル化

    山本啓介, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　23-30　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    ヒトのサーカディアンシステムに関して、光以外の同調因子がサーカディアンペースメーカだけでなく、睡眠覚醒リズムにも影響を及ぼすことが知られている。非光同調因子が睡眠覚醒パターンを介してサーカディアンペースメーカに作用し、逆に睡眠覚醒パターンはサーカディアンペースメーカの支配下にあることから、サーカディアンシステムにはフィードバック機構が存在していることになる。このような考えから、本研究ではフィードバック機構を有するサーカディアンリズムのモデル化を行った。2振動体仮説に基づき、振動子Iはメラトニンリズムを駆動し、振動子IIは睡眠覚醒リズムを駆動する。さらにあたかも振動子のように振る舞う表現系としての睡眠覚醒リズムを導入した。三者の振動子は相互に結合され、フィードバック機構は、各振動子間の相関によって結合係数を増減させることで実現した。本モデルを用いて、さまざまな生体リズムに関する実験結果をシミュレーションし、生体リズムの振る舞いや解釈を与えた。

  132. 睡眠段階移行期における生体信号ダイナミクスの変化

    池野美樹, 中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　31-38　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    各睡眠段階の判定基準の指標は、現象論的なものであり、必ずしも生理学的根拠に基づくものではない。最近、このような慣習化した判定基準とポリグラフ変化を担う生理学的メカニズムの間の解離が指摘されている。そこで、本研究では、睡眠段階移行期における脳波、眼電図、筋電図さらに心電図の各信号ダイナミクスの変化を詳細に調べ、その結果からダイナミクスの変化を担う神経系の制御関係を明らかにすることを目的とし、レム睡眠の開始と終了移行期について解析を行った。その結果、レム睡眠開始と終了では、各信号ダイナミクスの変化の順番が概ね逆になっていることを見いだした。これはレム睡眠を構成する各生理学的現象を引き起こす神経機構の間の階層関係を示している可能性がある。また、レム睡眠中の急速眼球運動(REMs)と脳波のβ帯域(15-30Hz)パワーとの間に負の相関があることを確かめた。

  133. 急速眼球運動予測性脳幹スパイク電位の電流源推定

    服部正人, 山本光璋, 中尾光之, 片山統裕, 辛島彰洋, 池野美樹, 北原亮, 上埜高志

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　39-46　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    本研究室で見い出された, 脳幹橋網様体に電流源が存在すると推測される, REM睡眠時急速眼球運動を先行して出現するスパイク電位(REMs-anticipatory phasic potentials;RAPPs)の電流源推定を行った.ヒト頭蓋骨を組み入れて形状を完全に表現した頭部モデルを用い, 脳幹部に置いた人工電流ダイポールによる, 頭部及び眼窩部周辺の電位分布を調べたところ, それはRAPPsの電位分布に, 極性, 大きさ共に酷似していることが判った.この結果から, 眼窩部において計測されたRAPPsは, 脳幹部の由来の電位が視神経管及び上眼窩裂を通して電気緊張性に伝播したものであることが示唆された.

  134. 統合的生体情報計測システムの歯科治療への応用

    中村和弘, 山本光璋, 中尾光之, 片山統裕, 佐々木英夫, 渡辺誠, 佐藤智昭, 竹島秀俊, 上埜高志, 飛田渉

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　47-53　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    歯科治療の分野では, 歯の噛み合わせ等の治療により, 不定愁訴や睡眠障害なども同時に改善され得ることが経験的に知られている.本研究では, 統合的な生体情報計測システムの応用として, 歯科治療患者に対し, 携帯型生体情報計測システムを用いた在宅ポリソムノグラフ計測や, アクチグラフによる行動計測, 及びアンケート調査等を総合的に行ない, 上記経験則の客観的評価を試みた.その結果, 今回は1例のみであるものの, 歯科治療による睡眠の質の改善が確認された.

  135. 薄膜サーモードを用いた刺痛反応時間計測システムの構築

    藤部亮, 山本光璋, 村田哲也, 水谷好成, 中尾光之, 片山統裕, 工藤治夫, 山内祐一

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　55-62　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    薄膜サーモードを発痛素子として用いた, 統合型刺痛閾値反応時間計測システムを開発した.このシステムでは, 以前に用いていた輻射熱型と同様の明瞭な刺痛を発生させることが可能である.また, グラフィカルユーザインタフェースを用いており, 測定に際して特に習熟が必要とはされない.さらに, リレーショナルデータベースマネージメントシステム(RDBMS)およびWWWサーバとの連携も可能である.このシステムにより, 健常者および有痛患者において反復刺痛閾値計測を行った結果, 両者の間に差異がある可能性が見いだされた.

  136. 海馬薄切標本におけるニューロン活動の多チャネル計測と解析

    百武大介, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　101　(478)　79-86　2001年11月22日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    海馬薄切標本における複数のニューロン活動を同時計測するために, テトロード計測システムを構築した.神経スパイクの弁別において, その波形を反映した新しい神経スパイク特徴量を導入し, 分類法として階層的クラスター分析と判別分析を併用した.このシステムを用いて, 海馬スライスのCA3ニューロンの活動を計測し, 苔状線維へのコントロール刺激とθバースト刺激に対する応答を調べた.刺激-応答特性及びニューロン活動の相互相関を解析したところ, 苔状線維へのθバースト刺激によって, 海馬CA3ネットワークが再構築されたことを示唆する結果が得られた.

  137. SD-2-3 てんかん脳波の時空間ダイナミクス

    中尾光之, 佐藤大輔, 大槻泰介, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会総合大会講演論文集　2001　(1)　272-272　2001年3月7日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

  138. Hypothalamic sleep-promoting mechanisms: Coupling to thermoregulation

    D McGinty, MN Alam, R Szymusiak, M Nakao, M Yamamoto

    ARCHIVES ITALIENNES DE BIOLOGIE　139　(1-2)　63-75　2001年2月

    ISSN： 0003-9829

  139. 海馬θ波リズムと孤立および群発PGO波との時間関係

    辛島彰洋, 中尾光之, 中村和浩, 片山統裕, 山本光しょう

    神経化学　40　(2/3)　2001年

    ISSN： 0037-3796

  140. ヒーター測温抵抗体を用いた熱絶縁型痛覚閾値センサ

    中村和浩, 江刺正喜, 山本光璋, 中尾光之, 藤部亮, 水谷好成, 工藤治夫, 今井正三, 寿田一男

    センサ・マイクロマシンと応用システムシンポジウム講演概要集　18th　2001年

  141. バイオインフォマティクスと生理学 : 生体情報の計測,解析,解釈の視点から

    山本光璋, 中尾光之

    日本生理学雜誌　63　(1)　13-16　2001年1月1日

    出版者・発行元： 日本生理学会

    ISSN： 0031-9341

  142. ノイズ駆動されるスパイキング・ニューロン回路網モデルのダイナミクス

    坂本和久, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　100　(478)　45-52　2000年11月23日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    Hodgkin-Huxley型ニューロンモデルで構成された対称結合型ネットワークに大域的抑制性入力と白色ノイズを加えた系を構築し、ダイナミクスを計算機シミュレーションにより調べた.ネットワークモデルにおいて多くのニューロンモデルが約40Hzの振動的興奮を呈した.大域的抑制性入力を小さくすると, 単一ニューロンの低周波ダイナミクスが白色雑音様から1/fゆらぎ様に変化した.1/fゆらぎ様ダイナミクスを呈するネットワークにおいては, ランダムな擾乱を加えることによって生じたいくつかの準安定な発火パターン間を間欠的に状態遷移する現象がみられた.

  143. てんかん脳波のダイナミクス解析

    佐藤大輔, 中尾光之, 大槻泰介, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　100　(478)　61-67　2000年11月23日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    本研究は、てんかん発作の脳波活動における焦点や興奮の伝搬経路の推定を目的とする。てんかん発作時脳波を互いに独立な成分の複合波と考え、信号処理の手法であるブラインド信号分離を適用することで発作時脳波の分離、解析を行った。信号波の分離には適当なラグの分散行列を使用する信号分離法を用いた。また分離した信号源の空間的な寄与をトポグラフによって表示し、隣り合ったデータセグメントの信号源どうしを時間軸に沿って関連付けることにより、信号源の時間発展を追跡した。その結果、異なる発作でも同様の時間発展を遂げていることが確認された。また発作開始前後において、焦点付近に強い寄与をもつ信号源を確立した。以上の結果は、てんかん発作の生成メカニズムを知る上で重要な情報を与えている。

  144. 海馬歯状回細胞におけるシナプス入力惹起カルシウム濃度増加の長期増強現象

    小沢雅人, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　100　(478)　69-75　2000年11月23日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    ニューロンの細胞内カルシウムイオンは, さまざまな細胞内過程の調節・制御に関与していることが知られている.本研究では, レーザー走査顕微鏡を用いたカルシウムイメージング法により, 海馬スライス標本内歯状回顆粒細胞における, 貫通枝(PP)へのテスト入力(20Hz, 5発)刺激で惹起される細胞内Ca^2+濃度変化(△[Ca^2+])を測定した.テタヌス刺激(100Hz, 100発)により△[Ca^2+]が1時間以上増強される現象が見いだされた.△[Ca^2+]が顆粒細胞の活動電位発生と相関しているという知見を考慮すると, この結果は, テタヌス刺激により貫通枝シナプスの長期増強現象が生じたために, シナプス入力に対する顆粒細胞の発火確立が増加したことを反映している可能性がある.

  145. レム睡眠期におけるネコ海馬θ波と外側膝状体PGO波の時間的関係

    辛島彰洋, 中尾光之, 片山統裕, 佐藤直樹, 中村和浩, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　100　(478)　93-100　2000年11月23日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    本研究では、脳高次機能との関わりが示唆されるレム睡眠を特徴づける現象であるPGO波と海馬θ波を計測し、その時間関係を調べた。その結果、PGO波が海馬θ波リズムのある位相で発生しやすい、すなわちPGO波と海馬θ波はphase-lockしているということが分かった。さらに音刺激を用いて、PGO波の発生(PGO_E)を制御し、その応答確率の位相依存性を調べた。その結果、応答確率が海馬θ波リズムの特定の位相で高くなっていることが明らかになった。この結果はPGO波発生部位である橋被蓋核に聴覚求心信号と海馬θ波由来の神経情報が収束しているということで、よく説明された。

  146. ノンレムーレム睡眠時における小脳単一ニューロン活動のダイナミクス

    佐藤直樹, 山本光璋, 中尾光之, 片山統裕, 中村和浩, 辛島彰洋, 高橋和己, 児玉亨

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　100　(478)　101-108　2000年11月23日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    睡眠中の脳単一ニューロン活動をネコの小脳皮質から記録し(n=2)、その発火頻度時系列のパワースペクトル解析を行った。その結果、徐波睡眠中は0.04Hzから1.0Hzの低周波域で白色雑音様のスペクトルを示したのに対し(スペクトルの傾き:-0.29〜0.24)、レム睡眠中は1/f雑音様のスペクトルを示した(傾き-0.62〜-0.34)。この低周波ダイナミクスの交替現象は、視床腹側基底核、中脳網様体、海馬錐体細胞、同シータ細胞、大脳皮質一次体性感覚野、同6野、同18野、外側膝状体等でこれまで調べてきた結果に類似するものであり、我々が実行系と呼んでいるニューロン群における、単一ニューロン活動ダイナミクスの交替現象の普遍性を支持するものである。

  147. A multivariate and multistate analysis of dynamics of cardiovascular signals

    M.Nakao, K.Hirokawa, N.Katayama, M.Yamamoto

    Systems and Computers in Japan　31　(10)　2132-2142　2000年1月

    出版者・発行元： 2

  148. 心臓血管系信号ダイナミックスの多変量多状態解析

    中尾光之, 広川賢, 片山統裕, 山本光璋, 宗像正徳

    電子情報通信学会論文誌. D-II, 情報・システム, II-パターン処理　82　(11)　2132-2142　1999年11月25日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0915-1923

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    本論文では,心臓血管系制御機構をその信号ダイナミックスの状態依存性の全体像から理解するために,徐波睡眠(SWS),レム睡眠(REM),臥位(SUP)及び立位(STD)の各生理状態における多変量ダイナミックス(心電図R波間隔:RR,収縮期血圧:BP,一回心拍出量:SV,呼吸リズム:RP)をKullback-Leibler divergenceを用いて関係づけた.これにより,被験者に共通した心臓血管系信号ダイナミックス相互の距離的な関係が明らかになった.すなわち,BPに関してSUP, REMはSWSの近くに位置したが,STDはRR, BPともに隔たりが大きく,最もSWSから遠くに位置するものとなった.SVの状態依存性は他の変数に比較して小さいものであった.異なる変数同士の関係では,SWSに比べてSUP, REMはBPと他変数との隔たりが大きかった.STDはSVと他変数との隔たりが大きかった.これらの結果は,生理的状態に依存して変化する交感・副交感神経系や液性調節系の活動バランスが,定性的には個体差を超えて一定の距離的関係を保っていることを示唆している.また,このような静的な関係が状態遷移時にどう変化するかをダイナミックスの軌道解析によって明らかにした.我々が提案した枠組みは,信号ダイナミックスの解析から心臓血管系制御機構の解明や新たな臨床情報を抽出するための有効な方法となることが...

  149. 携帯型ディジタルポリグラフの応用に関する研究

    色川和孝, 和久充, 中村和浩, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋, 上埜高志, 安倍正人, 岡部慎一, 飛田渉, 白土邦男, 堀忠雄, 林光緒

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　99　(458)　37-44　1999年11月19日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  150. 睡眠-覚醒サイクル制御機構の神経回路モデル

    藤森久, 中尾光之, 片山統裕, 中村和浩, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　99　(458)　53-60　1999年11月19日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  151. 海馬CA1錐体ニューロンにおける非線形シナプス統合

    嶋方克好, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　99　(458)　61-68　1999年11月19日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

  152. Modeling Neuronal Dynamics-Transition during Sleep

    M.Nakao, M.Yamamoto

    IEEE Eng. Med. & Biol. Magazine　17　99-107　1999年1月

    出版者・発行元： 2

    DOI： 10.1109/51.765195 　

  153. スペクトログラムによる心拍1/fゆらぎの構造解析

    中尾光之, 片山統裕, 山本光璋, 宗像正徳

    医用電子と生体工学 : 日本ME学会雑誌 = Japanese journal of medical electronics and biological engineering : JJME　36　(4)　370-381　1998年12月10日

    出版者・発行元： 日本エム・イー学会

    DOI： 10.11239/jsmbe1963.36.370 　

    ISSN： 0021-3292 2185-5498

  154. 海馬スライス標本におけるニューロン回路網の非線形振動と相互引き込み

    斉藤洋明, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　98　(401)　35-42　1998年11月17日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    薬理的な操作により、てんかん様の自発発火活動を呈するようにした海馬スライス標本CA3領域のニューロン群と非線形振動子(Radial Isochron Clock)を相互結合した系を構築した。すなわち、CA3領域が発火するとRICに摂動が与えられてその位相がシフトし、逆にRICは位相に依存して刺激のタイミングを決定するようにした。ニューロン群の発火インターバル系列と刺激と発火の感隔で定義された位相系列を解析した。さらに、相互引き込み現象の、RICへの摂動の強度依存性を調べた。この性質にはニューロン群活動の周期性と不応期が関係していることが示唆された。

  155. 海馬ニューロンにおけるシナプス入力の非線形統合特性

    嶋方克好, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　98　(401)　43-49　1998年11月17日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    最近の神経生理学的研究により、ニューロンの樹状突起が能動的な性質をもち、その性質を利用して高度な情報統合を行っている可能性が指摘されている。本研究では、海馬スライス標本を用い、CA1領域錐体ニューロンに複数の系統のシナプス入力をペアパルス刺激(インターバル100ms)することにより、その入出力特性を調べた。その結果、ニューロンの基底樹状突起および尖頭樹状突起に与えたペアパルス1発目のシナプス入力は論理積様に、また2発目の入力は論理和様に統合されることが明らかになった。尖頭樹状突起の基部と末端部にシナプス入力を与えたときは1発目、2発目とも論理和様に統合されることが示された。

  156. 睡眠時脳単一ニューロン活動の低周波ダイナミクス

    中村和浩, 高橋和巳, 片山統裕, 中尾光之, 児玉亨, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　98　(401)　105-112　1998年11月17日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    睡眠中の脳単一ニューロン活動をネコの外側膝状体領域から記録し、その発火頻度時系列のパワースペクトル解析を行った。その結果、徐波睡眠中は、0.04Hzから1.0Hzの帯域で白色雑音様のスペクトルを示したのに対し、レム睡眠中は1/f様のスペクトルを示した。この2状態間の低周波ダイナミクスの遷移現象は、視床腹側基底核、中脳網様体、海馬錐体細胞、大脳皮質一次体性感覚野、6野、18野で今迄調べてきた結果と一致する。このことから、この遷移現象が実行系ニューロン群の一般的性質であり、レム睡眠と徐波睡眠の指標となり得ることを示している。本論ではこの遷移現象を生じる原因について、睡眠中のアミン系/コリン系による調節の観点から議論する。

  157. 熱刺激による直接性および軸索反射性の血管拡張反応の測定システムの検討

    水谷好成, 米田徹, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　98　(400)　1-6　1998年11月17日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    痛みの計測のために、熱刺激をフォイルサーモードを使って皮膚に与えることにより生じる血流の変化を測定するシステムを構築した。このシステムでは、加温により生じる直接性および軸索反射性の血管拡張反応を同時に測定することができる。レーザードップラー血流計によって、それらの血流の増加が明瞭に観測できた。直接性の反応に比べ、軸索反射性の血流反応は潜時が長く、反応が小さいことが明瞭に示された。

  158. 痛みを誘発する電気的な新奇刺激に対する事象関連電位の測定

    米田徹, 水谷好成, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　98　(400)　7-12　1998年11月17日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    痛み認知の脳内処理機構を知る手がかりを得るために, 電気的な痛み刺激と非痛み刺激に対する事象関連電位を測定した。第3の刺激として新奇刺激を加えたオドボール課題を行った。標準刺激(80%)と標的刺激(12%)は非痛み刺激で、それぞれ人差し指と掌外側に与えた。新奇刺激(8%)は小指に与え、痛みまたは非痛み感覚を誘発する。痛みを伴う新奇刺激に対するP300成分のピークの振幅は痛みを伴わない新奇刺激に比べ大きく、潜時も早くなる傾向が見られた。この結果は, 痛み刺激の方が非痛み刺激より新奇性が強く、意識レベルを大きく変調する可能性を示している。

  159. 睡眠時脳単一ニューロン活動の低周波ダイナミクス

    中村和浩, 高橋和巳, 片山統裕, 中尾光之, 児玉亨, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　98　(400)　103-110　1998年11月17日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    睡眠中の脳単一ニューロン活動をネコの外側膝状体領域から記録し、その発火頻度時系列のパワースペクトル解析を行った。その結果、徐波睡眠中は、0.04Hzから1.0Hzの帯域で白色雑音様のスペクトルを示したのに対し、レム睡眠中は1/f様のスペクトルを示した。この2状態間の低周波ダイナミクスの遷移現象は、視床腹側基底核、中脳網様体、海馬錐体細胞、大脳皮質一次体性感覚野、6野、18野で今迄調べてきた結果と一致する。このことから、この遷移現象が実行系ニューロン群の一般的性質であり、レム睡眠と徐波睡眠の指標となり得ることを示している。本論ではこの遷移現象を生じる原因について、睡眠中のアミン系/コリン系による調節の観点から議論する。

  160. 心拍1/fゆらぎの最適制御モデル

    中尾光之, 瀧沢智和, 片山統裕, 中村和浩, 山本光璋

    生体・生理工学シンポジウム論文集　13　315-318　1998年9月9日

  161. 循環系信号のゆらぎとその解析

    中尾光之, 山本光璋

    人工臓器　27　(3)　620-629　1998年8月15日

    出版者・発行元： 2

    DOI： 10.11392/jsao1972.27.620 　

    ISSN： 0300-0818 1883-6097

  162. 睡眠・覚醒リズムのモデル化

    M.Nakao, M.Yamamoto

    日本臨床　56　(2)　499-503　1998年1月

    出版者・発行元： 2

  163. 睡眠・覚醒サイクルのモデル化とコンピュータ

    中尾光之

    脳波と筋電図 : Japanese journal of electroencephalography and electromyography　25　(6)　442-446　1997年12月1日

    出版者・発行元： 1

    ISSN： 0389-6153

  164. 体性感覚野における神経回路網の自己組織化モデル

    河合正芳, 中尾光之, 水谷好成, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　97　(371)　51-58　1997年11月7日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    痛覚の生理学的なメカニズムを理解することは臨床的に重要であるが、未だ未解明の部分が多い。本研究では、体性感覚や痛覚の神経機構に関する知見を基に、「幻肢痛」の可能なメカニズムについて推測し、その妥当性について神経回路網モデルを用いたシミュレーションによって検討した。この際、体性感覚野のモデルに、皮質→視床間の下行性の結合と視床の側抑制結合を加えた新しいモデルを用いた。シミュレーションの結果、体部位再現地図における表現の境界の形成ならびに、末梢の脱神経の後に発現する地図の再編成を実現することができた。これらの研究は痛みの認知機構を知る上で有力な手がかりとなることが期待される。

  165. 心拍1/fゆらぎとそのモデル化

    瀧澤智和, 中尾光之, 五十嵐庸介, 片山統裕, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　97　(371)　97-104　1997年11月7日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    現在ではヒトや動物の心拍リズムが1/fゆらぎを示すことは経験則となっている。これには自律神経系や液性調節系の調節機構や生理的な状態変化が含まれている。従来の心拍ゆらぎ解析はこれら調節機能の評価法としての側面が強く、心臓血管系の制御原理に直接迫るものではなかった。本稿では、先ず心拍の長期計測の桔果について示し極低周波までスペクトルが1/fプロフイールを有していることを確認し、それが定常増分過程としての性質を有することを示した。さらに、その制御原理について研究するために心臓血管系の制御モデルを構築し、種々の制御規範の下に最適制御を行ない、規範と心舶ゆらぎのダイナミクスとの関係を調べた。これより、1/fゆらぎを生じるような制御規範は血圧の動作点からのずれに対して緩やかなものであることが示唆された。また、この時の時系列が定常増分性を有することも明らかになった。

  166. 意識水準を考慮した心電図RR間隔の計測と解析 : 携帯型デジタルポリグラフの応用

    和久充, 安倍正人, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　97　(371)　105-112　1997年11月7日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    ホルター心電計を用いた心電図の長時間計測と、その結果に基くRR間隔のゆらぎの計測と解析がしばしばなされている。しかし、睡眠-覚醒などの意識水準を考慮した計測はほどんどなされていない。我々は, 心電図、筋電図、脳波、眼電図、体動による加速度といった生体信号を長時間無拘束計測することのできるプラッシュメモリを用いた携帯型デジタルポリグラフを試作した。本研究では試作した装置の概要を述べるとともに、睡眠を含むさまざまな負荷を課した30時間の連続計測の結果を示し、意識水準や負荷に依存したRR間隔ゆらぎの解析例を示す。

  167. 層状ニューラルネットワークにおけるエラー測度の選択と学習効率

    藤木澄義, 藤木なほみ, 中尾光之

    日本神経回路学会全国大会講演論文集 = Annual conference of Japanese Neural Network Society　8　196-197　1997年11月5日

  168. ニューラルネットワークの学習とエラー測度

    藤木澄義, 藤木なほみ, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　97　(332)　57-64　1997年10月20日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    エラーバックプロパゲーション学習則において, エラー測度として自乗誤差を用いると準安定状態にとらわれて学習が停滞してしまう問題が生じる. エラー測度としてカルバック測度を用いると, 中間層のニューロン数にかかわらず学習効率が大幅に改善され, 自動的に最適サイズが獲得されるようになることを数値計算において示す. カルバック測度は問題の複雑さと余剰なネットワークサイズ対する2つのスケーラビリティーに優れたエラー測度であることが示された.

  169. ニューロン樹状突起の能動性とその機能に関するモデル論的考察

    中尾光之, 片山統裕, 山本光璋

    医用電子と生体工学 : 日本ME学会雑誌 = Japanese journal of medical electronics and biological engineering : JJME　35　(3)　254-264　1997年9月10日

    出版者・発行元： 日本エム・イー学会

    DOI： 10.11239/jsmbe1963.35.254 　

    ISSN： 0021-3292 2185-5498

  170. 睡眠とゆらぎ (睡眠--その生理・心理と障害の治療) -- (睡眠研究のトピックス)

    中尾光之, 山本光璋

    現代のエスプリ　357　(357)　171-182　1997年4月

    出版者・発行元： 至文堂

    ISSN： 0435-2165

  171. ネコの睡眠-覚醒状態における海馬局所脳波の時変スペクトル解析

    斉藤洋明, 片山統裕, 中村和浩, 高橋和巳, 中尾光之, 山本光あき

    電気関係学会東北支部連合大会講演論文集　1997　1997年

  172. 接触加熱型素子における加熱面温度の推定

    牛坊英一, 水谷好成, 中尾光之, 山本光璋, 今井正三, 寿田一男

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　96　(429)　1-7　1996年12月14日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    我々は、熱痛閾値の計測のためにフィルム型加熱素子を用いた接触加熱型痛覚測定装置を開発している。このフィルム型加熱素子では、抵抗発熱体から加熱する皮膚までの間に熱抵抗が存在しているので、加熱面温度が発熱体の温度より低下する。そこで、加熱面温度を推定するために熱抵抗と熱容量からなるモデルを検討した。実験結果から求めたモデルパラメータと発熱体温度と発熱量から推定した加熱面温度は、熱電対で測定した加熱面温度の変化と一致した。これにより、加熱面温度検出センサを使用せずに、加熱面温度の測定が可能となった。

  173. 痛みと非痛み刺激による事象関連電位の測定

    野原健, 水谷好成, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　96　(429)　47-54　1996年12月14日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    手指と掌外側への電気的な痛み刺激と非痛み刺激による誘発電位と事象関連電位を測定し、それらの長潜時成分を比較した。2種類刺激によるオドボール課題における事象関連電位では、標的刺激においてのみ P300成分が見られたが、痛み刺激と非痛み刺激の反応の間に顕著な差異は見られなかった。これに対し、新奇刺激を加えた3種類課題によるオドボール課題では、痛み新奇刺激を行った場合に、新奇刺激と標的刺激により大きな P300 成分が観測された。また、3種類課題では、標準刺激の反応においても長潜時成分が大きくなる傾向が見られ、刺激に対する認知の状態が変化していると考えられた。

  174. 心臓血管系信号の相互情報量解析

    趙玉傑, 山本光璋, 中尾光之, 宗像正徳

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　96　(379)　59-66　1996年11月21日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    近年、伝達関数解析などを通して圧受容器反射などの心臓血管系制御機構を解明しようとする研究が一般化している。ここでは情報理論に基づいて血圧と心拍の間の相関関係の解析を行なった。即ち、心臓血管系を通信路と仮定し、収縮期血圧と心電図RR間隔をこの通信路の入力と出力として、通信路の遷移確率と平均相互情報量を、健常者と透析患者について求めた。その結果、健常者グループの平均相互情報量は立位および臥位の姿勢に依存して変化したが、透析患者グループでは、その値が小さく、状態依存性もほとんど見られないことが明らかになった。これより透析患者では圧受容器反射を介する制御機能が減退していることが示唆された。

  175. 自律神経系活動のスペクトル指標に基づく心拍リズムの解析

    志賀哲, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　96　(379)　67-74　1996年11月21日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    心拍変動のダイナミクスは、交感、副交感の自律神経系や、各種ホルモンを介して調節を受け、覚醒、睡眠等の様々な生理学的状態に応じて変化しており、そのスペクトルは1/f様特性を示す。本稿では、ヒトの心電図R-R間隔を約24時間にわたって計測し、時変スペクトル解析を行なった。また、心拍リズムの変動をつくり出している自律神経系の活動を調べるため、心拍リズムのスペクトルをLF(&lt;0.05Hz), MF(0.05〜0.15Hz), HF(0.15〜0.45Hz) の3つの帯域に区切り、それぞれを自律神経系の活動指標系列として、そのバランスの分布を求めた。その結果、3つの帯域のパワーの分布において覚醒時にはLF, MFの割合が大きく、睡眠時ではLF, MFの割合が大きい期間とHFの割合が大きい期間が混在していた。

  176. 睡眠時ネコ外側膝状体単一ニューロン活動の計測と解析

    高橋和巳, 中村和浩, 遠藤久美, 片山統裕, 中尾光之, 児玉亨, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　96　(379)　75-82　1996年11月21日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    自然な睡眠-覚醒サイクルにおけるネコの外側膝状体単ーニューロン活動の長時間計測に成功した。そのパワースペクトル解析を行った結果、超低周波帯域で徐波睡眠時には白色スペクトルを、またレム睡眠時には1/fスペクトルを示すことがわかった。これは、これまでに大脳皮質、中脳網様体、視床腹側基底核、海馬などで報告されたものと類似のものであり、我々が実行系と呼んでいるニューロン群における、単ーニューロン活動ダイナミクスの遷移現象の普遍性を支持するものである。

  177. 生体1/fゆらぎ現象とそのメカニズム : モデル論的解釈を中心に

    中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会誌　79　(1)　62-64　1996年1月25日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5693

  178. 脳・1/fゆらぎ・ニュ-ラルネットワ-ク

    山本光璋, 中尾光之, 水谷好成

    應用物理　64　(12)　1216-1220　1995年12月10日

    出版者・発行元： 応用物理学会

    DOI： 10.11470/oubutsu1932.64.1216 　

    ISSN： 0369-8009

  179. アクティブな樹状突起モデルにおけるシナプスの相互作用とその統合

    片山 統裕, 中尾 光之, 山本 光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　95　(389)　53-60　1995年11月24日

    出版者・発行元： 一般社団法人電子情報通信学会

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    アクティブな樹状突起を有する海馬錐体ニューロンのコンパートメントモデルを構築し、シナプスの相互作用を調べた。さらに樹状突起における興奮性および抑制性シナプスの統合特性を定量的に記述した。その結果、アクティブな樹状突起においてシナプス入力はまず局所的に統合され、さらに細胞体で&quot;シナプスの棲み分け&quot;の階層に基づいて統合されることがわかった。またシナプスの統合特性に基づきコンパートメントニューロンモデルの入出力特性を近似する形式ニューロンモデルを定式化した。このモデルは多層神経回路網と相似な見通しの良い構造をしており、大規模なネットワークモデルの構築にも適するものである。

  180. 海馬錐体ニューロンダイナミクスのシミュレーション

    岩崎政之, 片山統裕, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　95　(356)　51-58　1995年11月16日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    樹状突起には膜電位依存性のイオンチャネルが分布し、能動的な性質を有することが最近の生理実験により明らかにされてきている。ここではそのニューロン情報処理における役割を知るために、コンパートメントモデルを用いてシミュレーション実験を行なった。その結果、(1)抑制性シナプス入力はその強度と投射位置によって活動電位の最初に生じる位置とその伝導範囲を修飾することが示された。(2)Ca^&lt;2+&gt;電流およびCa^&lt;2+&gt;依存性K^+電流を考慮することで活動電位振幅の減衰特性が再現されることがわかった。

  181. 動物の心拍1/fゆらぎの超低周波特性について

    越川康弘, 山本光璋, 中尾光之, 水谷好成, 中村和浩, 生田信之, 本堂毅, 安藤隆一郎, 仁田新一, 山家智之, 勢井宏義

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　95　(356)　59-64　1995年11月16日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    フリーラン状態および通常飼育環境下の2条件で、1例のネコを用い連続100時間を越える心拍記録を行い、パワースペクトル密度を比較した。この結果、両条件において10^&lt;-5&gt;-10^&lt;-4&gt;Hzの周波数帯域ではスペクトルの平坦化が見られた。また10^&lt;-4&gt;Hz以上の周波数帯域では1/f特性の頑健性が確かめられた。

  182. 痛覚刺激時における脳波のゆらぎについて

    青樹秀樹, 水谷好成, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　95　(356)　71-78　1995年11月16日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    電流パルスによる痛覚刺激を2sec間隔で連続して行った状態、および刺激を与えない状態における閉眼状態の脳波をそれぞれ約30minを越える長時間にわたって測定した。少ない回数の加算平均で痛み刺激誘発電位を求めると、それらの誘発電位波形の間に変動がみられた。逐次的に求めた背景脳波の振幅分布を調べた結果、時間的なゆらぎが見出された。さらに背景脳波の時間的な統計的性質を明らかにするために、500msごとに切り出した脳波の振幅分布の平均、分散、尖度、歪度の時系列を計算した。その結果、分散の時系列のパワースペクトル密度に低周波ゆらぎの特性が見られた。

  183. 脳単一ニュ-ロン活動の1/fゆらぎと神経回路網の準安定性 (生命とカオス<特集>)

    中尾光之, 山本光璋

    数理科学　33　(3)　p31-35　1995年3月

    出版者・発行元： サイエンス社

    ISSN： 0386-2240 0386-8257

  184. 微小電極一体型マイクロダイアリシスプローブ ニューロン活動に対する薬物局所投与効果検討への応用

    中村和浩, 山本光あき, 中尾光之, 児玉亨, 片山統裕, 高橋和巳, 遠藤久美

    生体・生理工学シンポジウム論文集　10th　1995年

  185. 睡眠時ニューロン活動の時系列特性

    山本光璋, 中尾光之, 水谷好成, 児玉 亨

    神経研究の進歩　39　(1)　29-40　1995年1月

    出版者・発行元： 2

    DOI： 10.11477/mf.1431900616 　

  186. 脳におけるゆらぎ

    中尾光之, 山本光璋

    Jap. J. Sports. Sci.　14　(5)　497-502　1995年1月

    出版者・発行元： 2

  187. ノンレムーレム睡眠時における大脳皮質ニューロン活動のダイナミクス

    半澤淳, 中村和浩, 遠藤久美, 片山統裕, 水谷好成, 中尾光之, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　94　(350)　65-72　1994年11月18日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5685

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    ネコの大脳皮質(視覚第II野および運動前野)における単一ニューロン活動を、ノンレムーレム睡眠エピソードにおいて記録し、そのダイナミクスをパワースペクトル密度関数によって評価した。その結果、ノンレム睡眠の1つの相である徐波睡眠期には、白色スペクトルを、またレム睡眠期には1, f様スペクトルを示すことが、これまで記録した4例のニューロン活動について確かめられた。この結果は我々が有している作業仮説『脳における実行系ニューロン活動は一般に、徐波-レム睡眠睡眠間において、白色-1/fスペクトル遷移を示す』に合致するものである。

  188. 生体リズム機構のモデル化とそのダイナミクス

    坂井秀樹, 中尾光之, 本堂毅, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　94　(350)　73-80　1994年11月18日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    外的同調時はもとより、時間的手がかりを取り去ったフリーラン環境下においても体温リズムと睡眠-覚醒リズムの間には規則的な関係が存在することが知られている。本稿では、これらの現象を統一的に理解するために、我々が新しく構築したサーカディアンシステムモデルのダイナミクスについて述べる。このモデルは2つの写像で構成されており、1つは体温リズムに対する就寝位相を決定する写像で、もう1つは起床位相を決定するものである。そのダイナミクスは1つの分岐パラメータで決定され、外的同調時から内的脱調時における睡眠-覚醒リズムの多様な振舞いが分岐現象として解釈できることが示された。

  189. 自己相似的な結合を有するニューラルネットワークモデルのダイナミクス

    佐藤明洋, 本田巌, 中尾光之, 山本光璋, 佐藤利三郎

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　94　(350)　81-88　1994年11月18日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    我々はこれまで、ネコの睡眠サイクルに応じて観測された単一ニューロン活動ダイナミクスの遷移現象を、大域的な抑制入力とノイズによる摂動を受ける完全相互対称結合型ニューラルネットワークモデルを用いてシミュレーションしてきた。本研究では生理学的により自然なネットワーク構造として疎結合のひとつの実現である自己相似的な結合を有するニューラルネットワークモデルを構成し、そのダイナミクスについて調べた。シミュレーションから、結合が疎になるにつれてネットワークアトラクタの準安定性が失われ単調な構造へと推移していくことが明らかになった。これに伴って単一ニューロン活動のスペクトル密度は1, f様のプロフィールから平坦なものへと推移した。この結果はニューロン活動ダイナミクスの遷移現象にネットワーク自身の構造的な変化が寄与している可能性を示したものでその生理学的メカニズムを知るうえで新しい視点を与えるものである。

  190. 心臓血管系信号ダイナミクスの多変量多状態解析

    広川賢, 中尾光之, 山本光璋, 宗像正徳, 今井潤, 阿部圭志

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　94　(350)　97-104　1994年11月18日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    我々はこれまで、睡眠、覚醒など複数の生理学的状態における、心臓血管系ダイナミクスについて解析を行なってきた。本研究では各状態のダイナミクスを多変量ARモデルによりモデル化し、それらの間の幾何学的関係を距離的尺度を用いて明らかにした。これにより、同種信号に関してはレム睡眠以外の状態におけるダイナミクス間の関係が被験者によらず一定であること、異種信号に関しては関係に個体差があることなどがわかった。さらに、入眠期のデータについて時変係数多変量ARモデルを適用し、ダイナミクスが推移していく過程を軌道として求め、その幾何学的特徴を明らかにした。

  191. ランダムな擾乱を受ける神経回路網モデルのダイナミクス

    本田巌, 中尾光之, 本堂毅, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング　94　(272)　71-78　1994年10月13日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    本稿では、ノイズの時間相関の構造が単一ニューロン活動およびネットワーク全体のダイナミクスに与える影響を調べるため、Hopfield型のニューラルネットワークモデルを用いてシミュレーションを行なった。モデルには大域的な抑制入力と、相関ノイズとして自己回帰過程を印加した。その結果、ノイズの相関は単一ニューロン活動については発火および休止を延長し、ネットワーク全体としては平衝点での滞在時間および平衝点からの脱出時間の分布をlong-tailなものへと推移させた。モデルに加えたノイズ源の1つとして脳幹のアセチルコリンニューロンの活動が考えられることから、本稿の結果はコリン系が単一ニューロン活動ダイナミクスの遷移現象に果たす役割を知る上で重要な意味を持つと考えられる。

  192. 自然環境下における無拘束ネコの脳単一ニューロン活動の計測と解析

    水谷好成, 尾形義徳, 高橋俊光, 斉藤聡, 中尾光之, 山本光璋, 松本伍良

    計測自動制御学会論文集　30　(1)　1-8　1994年1月31日

    出版者・発行元： 計測自動制御学会

    DOI： 10.9746/sicetr1965.30.1 　

    ISSN： 0453-4654

  193. 意識とゆらぎ

    山本光璋, 中尾光之, 水谷好成, 児玉亨

    数理科学　37　(7)　40-46　1994年1月

    出版者・発行元： 2

  194. 脳単一ニューロン活動のゆらぎ

    山本光璋, 中尾光之, 水谷好成, 児玉亨

    臨床モニター　5　(4)　295-303　1994年1月

    出版者・発行元： 2

  195. 睡眠とニューロン活動の1/fゆらぎ

    山本光璋, 中尾光之, 水谷好成

    日本エム・イー学会誌　8　(10)　49-57　1994年1月

    出版者・発行元： 2

    DOI： 10.11239/jsmbe1987.8.10_49 　

  196. 物質過程とリズム機構の相互作用に基づくサ-カディアン・システムのモデル化 (電極システムによるバイオセンシングおよびバイオコントロ-ル<特集>)

    中尾光之, 山本光璋

    化学工業　44　(12)　p1003-1007　1993年12月

    出版者・発行元： 化学工業社

    ISSN： 0451-2014

  197. 視床-皮質系神経回路網の振動現象のシミュレーション

    肥高信哉, 中尾光之, 片山統裕, 水谷好成, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　93　(356)　15-20　1993年11月26日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    本報告では、視床-皮質系の相互作用によって生じると考えられている様々な振動現象の生成メカニズムを解明するため、Hodgkin-Huxley様の微分方程式系として視床中継細胞および網様核細胞のダイナミクスをモデル化し、これらのモデルを用いて視床-皮質系ネットワークを構築し、シミュレーションを行った。その結果、(1)視床中継細胞と網様核細胞の相互作用によりバーストの発振が見られ、(2)中継細胞への直流電流入力を変えることでトニックおよびバースト発火パターン間の遷移が見られた。これらから睡眠-覚醒サイクルでの視床中継細胞におけるダイナミクスの遷移には、視床-皮質系神経回路と直流入力の寄与が重要であることが示唆された。

  198. 脳単一ニューロン活動ゆらぎのダイナミクス解析とその神経薬理学への応用

    新井英樹, 中尾光之, 高橋俊光, 生田信之, 水谷好成, 山本光璋

    電子情報通信学会技術研究報告. MBE, MEとバイオサイバネティックス　93　(356)　21-28　1993年11月26日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

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    中脳網様体単一ニューロン活動の長時間記録を、睡眠-覚醒時、アセチルコリンのニコチン様受容体の遮断薬であるMecamylamine投与時、およびムスカリン様受容体の拮抗薬であるAtropine sulfate投与時において達成した。Mecamylamine投与では、レム睡眠時のポリグラムにおいて外側膝状体脳波でPGO波の消失を見たが、単一ニューロン活動の1, fゆらぎに本質的な変化は見られなかった。一方、Atropine sulfateでは、投与後2時間までは1/fゆらぎが完全におさえられたが、2時間経過後にレム睡眠様状態が出現するようになり、平均発射頻度が低下した状態で1/fゆらぎが回復した。この結果は、レム睡眠時の中脳網様体単一ニューロン活動の1/fゆらぎが、アセチルコリンのムスカリン様作用に依存しているという考えを支持するものである。

  199. クラスタリングポアソン過程としての脳内単一ニューロン活動とそのバイスペクトル

    高橋俊光, 中尾光之, 水谷好成, 山本光璋

    電子情報通信学会論文誌. A, 基礎・境界　76　(8)　1018-1026　1993年8月25日

    出版者・発行元： 社団法人電子情報通信学会

    ISSN： 0913-5707

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    我々は,ネコの中脳網様体単一ニューロン活動が睡眠-覚醒の各意識相で異なったダイナミックスを示すことを,パワースペクトル解析により見出した.そして,点過程生成モデルであるクラスタリングポアソン(CPP)モデルをこのパワースペクトル密度データに適用することにより,各ダイナミックスをこのモデルのパラメータ値により特徴づけた.しかしながらCPPモデルの適用の妥当性を裏づけるためには,更に高次の統計量についても適用性を調べる必要がある.本論文では,まずCPPモデルについて3次統計量であるバイスペクトルを導出する.更に種々のモデルパラメータ値に対するCPPモデルのバイスペクトルの依存性を示し,その構造的特微を明らかにする.次に単一ニューロン活動についてバイスペクトロンを推定し,対応するCPPモデルのバイスペクトルと比較することにより,神経インパルス系列が,ここでもクラスタリングポアソン過程の見本時系列とみなせることを示す.

  200. 生体リズムと1/fゆらぎ

    山本光璋, 中尾光之, 水谷好成

    nonoGIGA　2　(6)　1071-1076　1993年1月

    出版者・発行元： 2

  201. 睡眠-覚醒リズムの工学的モデル

    中尾光之, 山本光璋

    脳と精神の医学　4　(1)　101-105　1993年1月

    出版者・発行元： 2

  202. 睡眠の体温調節機能に基づくサーカディアン・システムモデル

    中尾光之, 山本光璋

    生物物理　32　(3)　141-146　1992年5月25日

    出版者・発行元： 日本生物物理学会

    DOI： 10.2142/biophys.32.141 　

    ISSN： 0582-4052 1347-4219

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    Mathematical models have contributed toward understanding the mechanisms of human circadian system. Results given by those models could qualitatively simulate some of features of the circadian system, but were difficult to be interpreted at physiological level. We have developed a quantitative model of human sleep-waking behavior based on a hypothesis that NREMS (Non Rapid Eye Movement Sleep) is controlled by thermoregulatory mechanisms of the preoptic/anterior hypothalamus, which is supported by recent observations. Circadian and homeostatic thermoregulatory processes may be integrated in ...

  203. 味覚の高識別感度とそのメカニズム

    中尾光之

    生物物理学会誌　28　(6)　305-308　1992年1月

    出版者・発行元： 1

    DOI： 10.2142/biophys.28.305 　

    ISSN： 0582-4052

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    The model of the acute differential sensitivity in taste of insect is introduced here. Modeling study shows that this can be realized through the central mechanism which CNS taste neuron integrates inputs from peripheral receptors. Such the mechanism is expected to contribute to the enhancement of the peripheral sensitivity in biological sensory system.

  204. 熱刺激と臨床痛の定量化

    山本光璋, 水谷好成, 中尾光之, 山内祐一

    下顎運動機能とEMG論文集　11　1-2　1992年

    出版者・発行元： 日本顎口腔機能学会

    DOI： 10.7144/sgf1982.11.1 　

    ISSN： 0911-8721

  205. 睡眠-覚醒サイクルにおけるネコ中脳網様体単一ニューロン活動とそのモデル化

    中尾光之

    信学技報　MBE88-69　1988年

  206. 東北大学情報処理教育センター利用の手引

    奈良 久, 川添良幸, 金井 浩, 中尾光之, 他

    1986年10月

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    その他の教育的著書・記事など<br /> 第1 版(October 1986),<br /> 第2 版(April 1987),<br /> 第3 版(April 1988),<br /> 第4 版(April 1989)

  207. マイクロコンピュータを用いた生体インパルス情報計測システム

    香田政彦, 中尾光之, 古賀和利, 三池秀敏, 蛯名良雄

    山口大学工学部研究報告　30　(1)　45-53　1979年10月

    出版者・発行元： 山口大学

    ISSN： 0372-7661

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    To compute the statistical characteristics of impulses recorded externally in nerve fibers, a microcomputer system was made up by utilizing two computer kits (MOTOROLA MEK-6800 DII). Two computers were connected with the stimulator, A/D converter, pulse counter, peak discriminator, and some additional electronic circuits. The combined system could measure the interval of impulses with different heights. The one microcomputer controlled the input gate of another microcomputer, and could give rise to the adjusted stimulus waveform, i.e. the train of sinusoidal waveform with several time inter...

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書籍等出版物 19

  1. 三島編「睡眠科学」

    中尾光之

    化学同人　2016年

    ISBN: 9784759817270

  2. "Sleep Medicine: A comprehensive guide to its development, clinical milestones and advances in treatment", S. Chokroverty and M. Billiard eds.

    M. Nakao, A. Karashima, N. Katayama

    Springer　2015年

    ISBN: 9781493920884

  3. Neural modeling for cooperative/competitive regulation of REM sleep with NREM sleep and wakefulness

    A. Karashima, Y. Tamakawa, Y. Koyama, N. Katayama, M. Nakao

    Cambridge University Press　2011年7月

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    Rapid Eye Movement Sleep : Regulation and Function, Eds. B.N. Mallick, S.R. Pandi-Perumal, R.W. McCarley, A. Morrison

  4. 睡眠学

    中尾光之ら

    朝倉書店　2009年1月30日

  5. 時間生物学事典

    中尾光之ら

    朝倉書店　2008年5月10日

    ISBN: 9784254171303

  6. Trends in Chronobiology Research

    M. Nakao, K. Yamamoto, K. Honma, S. Hashimoto, S. Honma, N. Katayama

    Nova Science Publishers, Inc.　2006年2月

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    ISBN-10: 1594544824 ISBN-13: 978-1594544828

  7. 生体リズムとゆらぎ

    中尾光之, 山本光璋

    コロナ社　2004年11月

  8. スペクトル解析ハンドブック

    中尾光之, 山本光璋

    朝倉書店　2004年1月

  9. Handbook of Computational Methods in Biomaterials, Biotechnology, and Biomedical Systems

    M.Nakao, F.Grüneis, M.Yamamoto

    Kluwer Academic Publishers　2003年1月

  10. 快眠の科学

    中尾光之, 山本光璋

    朝倉書店　2002年1月

  11. Brainware: Bio-Inspired Architecture and its Hardware Implementation

    N.Katayama, M.Nakao, M.Yamamoto

    2001年

  12. Brainware – Bio-inspired Architecture and Its Hardware Implementation

    N.Katayama, M.Nakao, M.Yamamoto

    World Scientific　2001年1月

  13. Nonlinear Biomedical Signal Processing I

    M.Nakao, M.Yamamoto

    IEEE　2000年1月

  14. Nonlinear Biomedical Signal Processing I

    M.Nakao, M.Yamamoto

    2000年

  15. Rapid Eye Movement Sleep

    M.Nakao, M.Yamamoto

    Narosa Publishing House　1999年1月

  16. Rapid Eye Movement Sleep

    M.Nakao, M.Yamamoto

    1999年

  17. ME用語辞典

    中尾光之

    コロナ社　1999年1月

  18. Computer Analysis of Cardiovascular Signals

    M.Nakao, H.Takagi, Y.Mizutani, M.Yamamoto, M.Munakata, Y.Imai, K.Abe

    IOS Press　1995年1月

  19. 睡眠学ハンドブック

    山本光璋, 中尾光之

    朝倉書店　1994年1月

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講演・口頭発表等 2

  1. Mathematical modeling as a tool for exploring sleep-wake control mechanisms 国際会議

    WorldSleep2011　2011年10月16日

  2. 神経計算論2 (Neural Computation 2)

    第３４回日本神経科学大会　2011年9月14日

共同研究・競争的資金等の研究課題 25

  1. 概日リズムと相互作用する細胞周期のモデル化によるガンの時間治療戦略策定

    中尾 光之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2015年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    概日時計機構が障害されるとガンの発生率や進行が有意に高まることが報告されており、ガンの時間療法には一定の合理性がある。本研究では、概日時計の支配を受ける正常・ガン細胞増殖のオートマトンモデルを構築して、代謝選択と増殖をシミュレーションした。これにより、代謝系の修飾を通してガン増殖を抑制できる可能性が示された。さらに、胆汁酸（BA)濃度異常から肝ガンへの移行メカニズムに対象を絞り、概日リズム制御下にあるBAのリサイクル、産生の制御機構をモデル化し、BAの生産／取込みと分解／排出の時間的秩序が変化することでBAの異常な濃度上昇が起こり、それがガン化へと至る可能性を示した。

  2. 生物時計機構のマルチスケールモデル

    中尾 光之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2012年4月1日 ～ 2016年3月31日

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    概日リズムを持つヒトの適応戦略を策定するために、概日リズムの中枢である視交交叉上核(SCN)のペースメーカ細胞集団（メゾスケール）において、非一様な同期クラスタが生じるメカニズムをモデル化した。SCNスライス標本において観測される日長依存性に現れるクラスタの同期位相特性を離散および連続の周期調節モデルによって説明した。その結果、①振動子の固有周期の分布、②結合強度、③光感受曲線のdeadzone長のバランスによってペースメーカ集団の同期特性が決定されることが明らかになった。この知見は、ヒト概日リズム機構のマクロスケール（行動）とミクロスケール（細胞内過程）を繋ぐ結節点となる。

  3. 大脳皮質神経回路の再編成における睡眠の役割

    辛島 彰洋, 中尾 光之, 片山 統裕

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2011年 ～ 2013年

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    睡眠-覚醒状態に依存して神経回路が可塑的に変化していることを示唆する知見がこれまで報告されているが直接的な証拠はほとんどなかった。研究代表者らは、シナプス後膜上のグルタミン酸AMPA受容体の量が変化することで、シナプス結合強度が睡眠-覚醒状態依存的に変わるという仮説をたて、これを検証する動物実験を行った。その結果、i)動物が主に覚醒している暗期にはAMPA受容体が増加するが睡眠状態である明期には増加しない、ii)明期に強制的に覚醒させるとAMPA受容体が増加する、ことを示す結果を得た。以上より、我々の仮説が正しいことを証明できた。

  4. 脳局所神経回路における回路トポロジーの自己組織的制御メカニズム

    片山 統裕, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2007年 ～ 2010年

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    本研究では, 急性脳スライス標本を用いた電気生理学実験と数理モデリング・シミュレーションを組み合わせることにより, 局所神経回路活動のダイナミクスと自己組織化過程を解析した.その結果, 自発活動によって生じる准安定的なニューロン集団ダイナミクスの遷移に伴い, 回路構造が自律的に変化する様子を明らかにした.また, 自己組織化の際にはシナプス結合強度の分布にある程度の頑健性があることが示唆された.

  5. 細胞周期とそのサーカディアン制御モデル

    中尾 光之

    2008年 ～ 2009年

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    最新の知見を基に哺乳動物細胞の細胞周期の分子制御ネットワークのモデルを構築した。その基本構造はCyclin, CDK, CKI, CDC, Cyclin-CDK(MPF : M期促進因子),weel, APC, SKP2、およびそれらの分解、リン酸化過程からなる。これは基本的にG2/M期のモデルである。細胞サイズの成長曲線が、細胞周期と概日リズムとの相互引き込み特性への影響について調べ、線形成長やべき成長などの場合に細胞分裂サイクルと細胞周期の相互引き込み特性を調べた。その結果、指数成長と線形成長の場合にBMAL1とCyclin-CDKの頂点位相が一致し、生物学的なリアリティが高いことが分かった。また、未分化中胚葉(PSM)の分節時計の分子メカニズムのモデル化を行い、自律振動するWntシグナル系に減衰振動するDelta-Notch系が駆動されて分節化の2時間リズムが作られていることが明らかになった。さらに、Wnt系の分岐特性がAxinの産生率に依存しており、特にSuper-critical Hopf分岐を与える条件下で、PSMにおける分節遺伝子発現波の尾側から吻側への伝播が再現されることが分かった。また、分節化領域とPSM領域がWntの空間的な濃度勾配によって分離することを示した。分節化の従来モデルとしてClock and Wavefrontモデルがあるがこれでは分節化領域でのLfngとHesの空間的な棲み分けが説明できず、我々のモデル化からLfngの活性化レベルを低下させるメカニズムが予定分節領域において必須であることが示唆された。本研究を通じて、細胞周期と分節時計といういずれも発生過程を支配する分子時計メカニズムをモデル化したが、これらと日周リズムの同期関係をさらに調べることにより、時間薬理学的なガン治療のヒントが得られるかもしれない。

  6. 樹状突起活動電位の生理学的役割に関する研究

    中尾 光之, 坪川 宏

    2008年 ～ 2009年

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    我々は、樹状突起活動電位の生理学的役割の候補の一つとしては、内因性カナビノイドを介した抑制性シナプスにおける逆行性情報伝達、いわゆるDSIが、生理的にはNa^+スパイクの樹状突起への逆伝播によって誘発されるという仮説を立てた。DSI自体のメカニズムに関するこれまでの研究からポストシナプスより放出される内因性カナビノイドは、2-アラキドノイルグリセロール(2-AG)であると考えられている。そこで、プレシナプスの機能修飾のメカニズムを調べるために、本年度はCOX-2の活性変化の影響や代謝産物の投与効果について調べた。 2-4週齢のマウスより海馬スライス標本を作成し、CAI野錐体細胞における単シナプス性IPSCをボルテージクランプ・モードで経時的に記録した。COX-2の抑制剤であるCAY10404を細胞外投与すると、IPSCの振幅は減少した。この効果はCBI受容体のアンタゴニストであるSR141716の追加投与により阻害されたことから、内因性カナビノイドである2-AGの働き、すなわちDSIと同等の伝達物質放出抑制によると考えられる。一方、COX-2による2-AGの代謝産物であるPGE2-Gを細胞外へ投与すると、IPSC振幅には一過性の増強が観察された。これらの結果は、(1)海馬スライス標本においてはプロスタグランジンとカナビノイドのある程度の放出・滲出が常にあること、(2)COX-2活性の程度により両者の放出・滲出のバランスが変化し、結果としてプレシナプスにおけるGABAの放出が促進・抑制の両方向に調節され得ること、(3)樹状突起活動電位によるポストシナプスの脱分極は2-AGの産生を促進することで両者のバランスを変化させ、GABAの放出抑制を引き起こしていること、を示唆している。樹状突起活動電位がCOX-2活性に影響を与えるか否かなどが今後の重要な課題である。

  7. 脳腸相関におけるストレス関連ペプチドCRHの役割

    福土 審, 青木 正志, 金澤 素, 中尾 光之, 鹿野 理子

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2003年 ～ 2006年

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    脳腸相関とは、中枢神経系と消化管の機能的関連を言う。これは発生学的に古い現象であるが、不明な点が多い。脳腸相関には大きく分けて2つの現象・経路がある。一つはストレスにより、中枢神経系興奮が自律神経内分泌系を介して消化管機能を変容させる現象・経路である。もう一つは、消化管からの信号が求心路から中枢神経系に伝達され、中枢神経機能を変容させる現象・経路である。われわれは、ストレスにより、あるいは、消化管刺激により、脳の特定部位でcorticotropin-releasing hormone(CRH)を中心とする神経伝達物質が放出され、局所脳活動を賦活化する、そして、過敏性腸症候群においてはこの現象が増強されている、と仮説づけた。本研究は、この仮説を動物実験とヒトに対する脳腸検査によって検証することを主目的とし、positron emission tomography(PET)と脳波power spectra、topographyをはじめとする脳機能画像と併せ、脳腸相関におけるCRHならびにその他の物質の役割を明確にした。平成15-18年度の科学研究費により、過敏性腸症候群の動物モデルを作成することができた。この動物モデルの病態はCRH拮抗薬により改善した。また、消化管への物理ストレスにより内臓痛が生じ、視床と辺縁系で脳血流量が増加した。同時に、脳波power spectra、topogramが変化し、腹痛とともに不安が生じた。この時、消化管運動も変化した。過敏性腸症候群ではこれらの現象が顕著であるが、これらもCRH拮抗薬により改善した。過敏性腸症候群あるいはその病態を示す動物では、辺縁系におけるCRH遊離がこれらの結果を招くことが示唆された。これらの知見を平成15-18年度に得たことにより、脳腸相関におけるCRH系の関与を明らかにするという研究目的を達成することができた。

  8. 振動子モデルに基づくサーカディアンリズムの制御

    中尾 光之, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 山本 光璋

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2003年 ～ 2004年

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    非リズム社会を象徴しているシフトワークや時差飛行における生体リズムの振舞いをモデルに基づいて予測し、生体リズムの引き込みを制御することによって適応不全を最小限にするような戦略を提案することが本研究の目的である。(1)光応答性を有するヒトの体内時計のモデルを構成した。これは振動子I、II、およびSWの三振動子からなる我々のモデルに光位相反応特性を新たに導入することで実現した。(2)モデルを用いて時差飛行下の生体リズムの振舞いをシミュレーションした。これにより順行性、逆行性、分離再同調のそれぞれがどのようなメカニズムで起きるかを明らかにした。すなわち、光を浴びたときの位相反応量とその符号、および振動子IからIIへの相互作用関数の位相反応直後の値によって決定されることが分かった。(3)さらに、到着地での休息-活動サイクルに合わせて運動を行なうと分離再同調が抑制されることがシミュレーションから分かった。そのメカニズムについては、(2)での条件に加えて、振動子SWからIIへの相互作用関数の位相反応直後の値によって再同調方向が決定されることが分かった。以上の知見に基づいて再同調が早くて時差ぼけの少ない飛行スケジュールを、東京-ニューヨーク間の飛行を想定して提案した。(4)位相振動子は振幅を持たない振動子である。一方で、我々が提案していた睡眠の体温調節機能に基づいた睡眠覚醒リズムモデルは覚醒度を予測できるという利点を持つが、定常状態におけるダイナミクスを対象としており、振動子の位相関係がダイナミックに変化する環境には適用できなかった。そこで両者を結合することにより統合的モデルを構築した。これは、振動子I、IIによる位相をそれぞれ振動子X、Yのそれに対応付けることによって行った。これにより、様々な明暗パターン、就労環境下における覚醒度や生体リズムの振舞いを予測する枠組みが整った。

  9. 階層的集合振動体としての生物時計機構のモデル化

    中尾 光之, 片山 統裕, 山本 光璋

    2003年 ～ 2003年

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    脳の視交叉上核(SCN)に存在するニューロン群は日周振動子の生理学的実体と考えられる。(1)時計遺伝子を含む哺乳類の振動機構をモデル化した。これは、Per,Clock,Cry,Bmal1,Decからなる転写・翻訳フィードバックループの酵素反応系からなっている。このモデルは、Per,Cry,DecとBmal1とが逆位相関係を保ちながら振動しており、また、、Per,Clock,Cry,Bmal1のノックアウト実験の結果を再現した。また、Decをノックアウトした場合について振舞いを予測した。さらにCREBのリン酸化レベルの日周変動を転写・翻訳ループの外部に結合し、光変換機構のモデル化を行った。これにより、位相反応曲線に不感領域が現れ、実際の位相反応性を再現するものとなった。(2)分子レベルからSCN全体をモデル化するために、分子レベルの振動モデルを15変数から4変数へ縮約し、その振動解の振舞いや位相反応性について調べた。その結果、この縮約は詳細な記述によるモデルの力学的な性質を定性的には保存していることが明らかになった。さらに縮約モデルを拡散で結合した系についてそのダイナミクスを調べた。その結果、Perあるいはそれと同相で動いている変数に関連した拡散が系全体での同期性に支配的な役割を担っていることが明らかになった。(3)行動レベルから振動子への適応的なフィードバックを有する位相振動子モデルに新たに光応答性を導入し、時差飛行時の日周振動子の振舞いをシミュレーションした。それにより、順行性、逆行性、分離再同調が生じる条件を明らかにした。また、運動によって分離再同調が防止されることが明らかになった。以上は階層的集合振動体としてのSCNの生体リズム機構から、行動レベルまでを見通した統合的なモデル化による独自の成果である。

  10. 広帯域増幅器を擁する身体装着型ディジタルレコーダの試作と応用ソフトの開発

    山本 光璋, 片山 統裕, 中尾 光之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2001年 ～ 2003年

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    認知神経科学や行動神経科学などの分野においては、自然の生活状態を含む諸々の環境下で生体情報計測を行うことが重要である。それを実現するための多チャンネル広帯域携帯型デジタルポリグラフシステムを開発し、その有効性を評価することが本研究の目的である。その仕様は、最大サンプリング周波数:1kHz、大容量フラッシュメモリカード装備、入力換算ノイズレベル:p-p2μV(300Hzまで)、チャネル数:24チャネル、本体重量:300g、連続計測時間:24時間以上、通過帯域・ゲイン:プログラマブル、刺激・計測・標本化パラメータ:適応的設定可、などである。回路はCMOSで製作した。製作は(株)ディジテックス研究所に依頼した。また、波形ビューアソフト及びデータフォーマット変換ソフトを製作した。さらに、ヒトおよび自由行動下の動物からの脳波計測実験を行ってシステムの有効性を確かめた。その成果を以下にまとめる。(1)睡眠障害などの不定愁訴を伴う歯科治療患者を対象とした計測実験を行い、治療前後で不定愁訴の改善が見られるかどうか客観評価を行った。その結果、ポリソムノグラフにより睡眠の質が改善していることが裏付けられた。(2)システムの広帯域特性・多チャネル特性を生かして、スパイク状の電位であるレム睡眠時の急速眼球運動に先行する電位(RAPPs)をヒトの睡眠脳波とともに多チャネルで計測した。併せて覚醒時のサッケードに先行するスパイク電位(PsSP)も比較のために多チャネルで計測した。これによりPAPPsとPsSPの生理学的発生源を突き止めた。(3)ラットの自由行動下の眼電図、海馬、脳幹の脳波を同時計測し、レム睡眠時の海馬θ波とPGO波および急速眼球運動の時間関係を明らかにした。以上の成果はいずれもディジタルポリグラフの広帯域特性、多チャネル特性、大容量特性によって初めてもたらされたものであり、医学・生物学分野での有効性が示された。

  11. 階層的集合振動体としての生物時計機構のモデル化

    中尾 光之, 片山 統裕, 山本 光璋

    2002年 ～ 2002年

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    脳の視交叉上核(SCN)のニューロンにおいて一群の遺伝子(時計遺伝子)が約24時間周期で発現の増減を繰り返していることが明らかになってきた。一方で、時計遺伝子は脳内の他の組織や体内の多くの組織にも発現している。SCNに存在するニューロン群は日周振動子の生理学的実体と考えられる。SCNの腹外側と背内側では、含有されるペプタイド、光感受性、入出力関係などが異なっていることから、少なくとも二つの異なる振動体が存在していると考えられる。SCN外や末梢に存在する振動機構はSCNとは独立した振動子を構成するものと考えられる。今年度は(1)時計遺伝子を含む振動機構をモデル化する基礎として、代表的なモデル化の枠組み、非線形転写制御フィードバックモデル(以下、Goodwin型モデルと呼ぶ)と振動子フィードバック型モデル、についてその外部入力に対する分岐特性を調べた。これより、Goodwin型モデルは1:1の引き込み領域が狭く、外力の強度が増した場合には他の周期比の引き込みに移行するか、引き込まれなくなった。振動子フィードバックモデルは広い1:1の引き込み領域を持ち、振動子自身の固有周期と外力の周波数がかけ離れていても外力が強ければ1:1で引き込んだ。このようなモデルの力学的な構造に依存した本質的な分岐構造の違いは、前提されることが多いが依然として仮説でしかない非線形転写フィードバックが日周リズムを作り出しているとする考えの妥当性を実験的に検証する手がかりを与えている。(2)SCNの大規模シミュレーションに向けて16ノードからなるクラスター計算機を構成した。現在数百程度のHodgkin-Huxley方程式を基幹としたネットワークをシミュレーションした結果、大規模シミュレーションに堪え得るものであることが示された。(3)行動レベルから振動子への適応的なフィードバックを有する位相振動子モデルを構成し、その妥当性をシミュレーションによって示した。フィードバックの必然性が示されたことで、生体リズムでは行動パターンが階層を越えて時計遺伝子を含む分子レベルの時計機構やその集合体における協同性に影響を与えていることが示唆された。これは階層的集合振動体として生体リズム機構を考えていく上での指針を与える。

  12. 1/fゆらぎを生成する心臓血管系の制御規範

    中尾 光之, 片山 統裕, 山本 光璋

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2001年 ～ 2002年

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    本研究では1/fゆらぎを遍く生ずるような心臓血管系の制御規範を明らかにすることを目的とした。まず、圧受容器反射ゲイン(BRG)の推定を通して、制御系の状態依存性を調べた。血圧から心拍変動への開ループ系を前提としたsequence法によって推定を行った。その結果、立位<ノンレム睡眠<レム睡眠<臥位の順にゲインが高かった。一方、重力負荷を与えるhead-uptilt試験では、tilt角度(重力負荷)が大きくなるほどゲインが低下するという逆説的な結果が得られた。また、多変量自己回帰モデル(MARモデル)をイノベーションで駆動して得られた時系列に対してsequence法を適用してBRGを求める方法を提案した(これをイノベーション法と便宜的に呼ぶ)。その結果、sequence法とイノベーション法で推定値に大きな違いはないことが確認され、方法論の違いによって評価量に差がある問題は解消された。血圧→血圧の閉ループ系インパルス応答は重力負荷の上昇とともに速くなることが明らかになった。同様な解析を脊髄損傷患者にも行った。その結果、上位脊髄損傷患者では制御系が不安定化していること、下部損傷患者では、健常者の制御系に近い応答を示すものが多いことが分かった。また、患者で0.05Hz付近の振動成分が著明に見られたことは、Mayer波生成メカニズムに関する新しい知見である。変数間の依存性の解析から心拍-血圧の結合が脊髄損傷によって失われた結果、制御系が不安定化したことが示唆された。重力負荷に対する応答は、末梢血管抵抗の制御や静脈還流量の振舞いを反映していることから、これらをモデル化することにより心臓血管系制御規範を求めることができる。さらに、心拍と交感神経活動を制御変数として持ち、血圧を被制御変数とする心臓血管系モデルを構築して、最適制御を行ったところ、心抽変動の1/fゆらぎは制御対象のゆらぎを許容しないような厳格な制御規範ではなく、ある程度の範囲内での逸脱を許すような緩やかなものである必要が示唆された。

  13. 能動的樹状突起を有する形式ニューロン回路網のダイナミクス

    片山 統裕, 山本 光璋, 中尾 光之

    1999年 ～ 1999年

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    我々は,ニューロン樹状突起の能動的特性とシナプスの棲み分けに基づいたモデルである階層型形式ニューロンを提案してきた.本研究では,階層型形式ニューロンにより,海馬CA3領域のシナプスの投射パターン,シナプス可塑性の性質に基づいた相互結合回路モデルを構築し,そのダイナミクスを計算機シミュレーションにより研究した. CA3領域の錐体ニューロンは歯状回顆粒細胞から出力される苔状線維によるシナプス入力を尖頭樹状突起の基部に,またCA3錐体ニューロンの出力線維の側枝(シェーファー側枝)が作る回帰性シナプスは,尖頭樹状突起の先端部に作られる.回帰性シナプスの可塑性がそれ自身の活動とシナプス後細胞(CA3錐体ニューロン)の活動の連合によって伝達効率が変化するHebb型であるのに対し,苔状線維シナプスはシナプス前ニューロンの活動のみに依存する非連合型である.そこで本研究では,苔状線維シナプスについてはシナプス荷重を固定し,先端部の回帰性シナプスの結合を錐体ニューロンの出力と連合して変化させた.これは「教師なし学習」の一種であるHebb学習法に相当するものである. 苔状線維に複数のランダムなバイナリパターンを繰り返し与えると,そのパターンが相関マトリクスとして神経回路モデルに埋め込まれ,自己連想できるようになることがシミュレーションにより示された. 従来の神経回路モデルにおいては,自己連想メモリは相関学習などの「教師あり学習」により実現されてきたが,これには教師信号を生成する別の神経回路を仮定する必要があった.本研究により,樹状突起の能動性によってもたらされるシナプス統合の階層性,入力系統に依存したシナプスの棲み分けパターン,及び「教師なし学習」の一種であるHebb学習という,生理学的・解剖学的にみて自然なメカニズムのみによって,海馬CA3領域が原理的には単独で自己相関メモリ機能を実現できることが示された.

  14. 大規模広域情報システムの管理について脳情報科学からの提案とシミュレーション

    山本 光璋, 根元 義章, 白鳥 則郎, 伊藤 貴康, 中尾 光之, 井上 昌次郎, 前田 敏博

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：TOHOKU UNIVERSITY

    1998年 ～ 1999年

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    本研究では、"生体"、や"脳"における情報システムの実験・研究を行い、その結果に基づいて人間と情報システムの共生法を探ることを目的としている。 "脳"における情報坦体(ネットワーク的にはパケット)とみなすことができる神経スパイクを出力するニューロンモデルを相互に結合したネットワークを用いてシミュレーションを行った。ニューロン活動に現れたスパイク系列のクラスター化現象は計算機ネットワーク中のパケット流と類似の現象である。また、ニューロン間の結合強度を強めることで、ニューロン活動のクラスター化が強化された。このことは、計算機ネットワークにおいてノード間結合を強めると高稼働率ノードが局在するようになることを示している。 また、精緻に制御された生体システムの一つである心臓血管系をとりあげ、心拍や血圧などの1/fゆらぎを担う制御原理についてモデル論的に考察した。それによれば、原理は、動作点からのずれを許容しないような厳格なものではなく、ある範囲内で変数の変動を自由にするような緩やかなものであることが明らかになった。同時に大域的な活性化レベルをスイッチングするような制御機構の存在が必須であることが示され、階層的な制御構造が本質的であることが明らかになった。 実際の海馬神経回路網と非線形振動子とを結合し、結合モードを変えて現れるダイナミクスを解析した。その結果、本来的に多自由度である系が、制御の仕方によっては、低自由度の振舞いを呈したり、多自由度性が顕現したりすることが明らかになった。脳は、神経回路網が有するこのような多様なダイナミクスを制御によって引き出しながら情報処理を行っているものと考えられる。 これらの脳や生体システムにおける制御機構は、ネットワーク制御やインターネット上での情報アクセス制御などの基本概念としても有効であると考えられる。

  15. 能動的な樹状突起におけるシナプスの棲み分けと情報表現

    中尾 光之, 片山 統裕, 山本 光璋

    1998年 ～ 1998年

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    我々はアクティブな樹状突起をもつニューロンのコンパートメントモデルの入出力特性に基づいた形式ニューロンを定式化した。形式ニューロンの基となった海馬CA1錐体ニューロンのコンパートメントモデルは、等価円柱で近似した細胞体、基底樹状突起と尖頭樹状突起、および軸索小丘が電気的に結合されたものである。各コンパートメントの膜電位ダイナミクスはHodgkin-Huxley方程式を拡張した微分方程式で記述されている。樹状突起の能動性を表現するモデルパラメータは、最新の生理学的知見に基づいて設定した。また、ニューロンは多種の興奮性および抑制性シナプス入力を受容するが、これらはその入力系統に応じて細胞体や樹状突起の上を整然と「棲み分け」ていることが知られている。そこで「シナプスの棲み分け」を考慮して形式ニューロンを構築した。具体的には、興奮性(x)および抑制性(y)シナプス入力をそれぞれ尖頭樹状突起の中央に配置されたものをx_m,y_m,末端に置されたものをX_d,y_d,および基底樹状突起に配置されたものをX_b,y_b)と記す。同時に与えられる1組のシナプス入力(X_b,y_b,X_m,y_m,X_d,y_d)に対するニューロンの出力ζ(1または0の値をとり、ニューロンの興奮をζ=1で表す)が次の様に定式化できるものと仮定した。ζ=θ[I_<dendrite>(x_b,y_b,x_m,y_m,X_d,y_d)-h]。ここにI_<dendrite>は樹状突起によるシナプス入力の統合特性を表すスカラー関数(シナプス入力統合関数),hはニューロンの発火閾値、またθ=[z]はヘビサイドステップ関数(z【less than or equal】0でθ=1、z<0でθ=0)である。シナプス入力統合の局所性と階層性を考慮し、コンパートメントモデルのシミュレーション結果に基づいて、I_<dendrite>の構造を同定した。構築された形式ニューロンは、古典ニューロンで構成された多層神経回路網と相似な構造を有していた。ここでは以上のように、シナプス入力間の相互作用の特性に基づき、アクティブな樹状突起を有するニューロンモデルの入出力特性を定量的に近似する形式ニューロンを開発した。この形式ニューロンは多層神経回路網と相似な見通しのよい構造をしており、大規模なネットワークモデルの構築に適するものである。また、このモデルは生物学的に知られている樹状突起のアクティブな性質とシナプスの棲み分けの機能的意義を理解する上でも有用である。さらにモデルを改良して行くとともに、回路網を構成しそのダイナミクスを調べることにより樹状突起の能動性の機能的意義を明らかにして行く。

  16. プログラマブル長期生体情報計測・記録システムの構築

    山本 光璋, 安倍 正人, 田頭 功, 仁田 新一, 江刺 正喜, 中尾 光之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関：Tohoku University

    1995年 ～ 1997年

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    心臓血管系のゆらぎの特性を知り、疾患発生の予知に結び付けるためには一日を超える期間にわたって安定した計測・記録が行えるシステムが必要である。本研究では、このための長期生体情報記録システムの構築を行った。その結果を以下にまとめる。 1.ハードウエアの特徴として、大容量半導体メモリを有し、間欠動作を行うCMOS回路使用による低消費電力構成であり、測定モードがプログラマブルである携帯型長期生体情報記録システムを構築した。さらに1号機の使用経験を踏まえて、2号機の製作を行った。そのサイズは1号機と同程度とし、デタインターフェースを強化すると共に、システムの内部状態のモニタのためのインディケータを付加した。2.記録した心電図データの処理のために、心電図基線のゆっくりとしたゆらぎを除去するためのディジタル多重ノッチフィルタの設計、R波やT波の抽出のためのアルゴリズムを開発した。3.得られたデータに対するさらに高度な処理法として、短時間スペクトルから自律神経系の活動を表す指標を抽出し、活動バランスの時間的な遷移規則を明らかにする方法を開発した。バイスペクトルを用いた心電図時系列データの解析法も開発した。さらに、心臓血管系の状態依存性を変数間のインパルス応答関数の構造変化として明らかにした。ダイナミクス間の距離的な尺度を用いた状態依存性解析のための方法論を新たに確立した。4.システムを用いて自由行動下での測定を行い、睡眠や運動を含む長期計測が32時間以上にわたって可能であることを確かめた。被験者の装着感も良好であった。システムの臨床応用の試みとして、睡眠時無呼吸症候群の患者に装着してもらい自由行動下で生体信号を測定した。この場合、呼吸リズムのモニタが必要であることから加速度センサの代わりにコンデンサマイクを取り付け気道音を測定した。これにより、患者に対しても無理なく長時間計測が可能であることが確かめられた。

  17. 複雑系としての脳の全体制御機構に関する生体・生理工学的研究

    山本 光璋, 中尾 光之, 赤池 紀生

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    1995年 ～ 1997年

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    自律分散的に働き、複雑系の代表と考えられる“脳"の全体調整メカニズムを、生体・生理工学的手法により解明することを目的とする。このために行った研究の成果を以下に要約する。 1.外側膝状体(LGN)および大脳皮質18野・6野におけるニューロン活動を記録し、その徐波睡眠からレム睡眠への変化に伴うダイナミクスの遷移現象を調べた。LGNニューロンはバーストを基本とする発火パターンを有している点で特徴的であったが、活動時系列のスペクトル密度が平坦から1/fへと遷移する現象は確認された。皮質ニューロンもこれまでと同様な遷移現象を示した。これらの結果は「白色から1/fへのダイナミクスの遷移現象は伝導路系一般に見出されるものである」とする我々の仮説を支持するものであった。2.調節系の神経伝達物質であるセロトニンの脳内濃度をマイクロダイアリシス法により定量し、そのニューロン活動ダイナミクスとの対応関係を明らかにするために、高速液体クロマトグラフのカラムの長さ、移動相の組成、酸化電位などの測定パラメータを最適化した。これによりfmolオーダーの測定が可能になり、LGNにおいてセロトニン脳内濃度の睡眠-覚醒サイクル依存性が明らかになってきた(覚醒→徐波睡眠→レム睡眠の順に低くなる)。3.神経回路網モデルによりニューロン活動ダイナミクスの遷移現象が現れるための条件を調べた。その結果、ニューロン活動が白色スペクトルを呈する除波睡眠時には回路網からの入力より外的な入力の方が、1/fゆらぎを呈するレム睡眠時には逆に回路網からの入力がそれぞれ優位になることが重要であることが明らかになった。これらの結果は、調節系ニューロン群が多様なやり方でダイナミクスの遷移現象に関わっていることを示唆している。また、レム睡眠に関連して見出された神経回路網の準安定性は夢見を支える生理学的な実体とも考えられ、その高次脳機能との関わりを知る上で重要な情報を提供している。

  18. アミン系による神経回路網の安定化機構に関する実験的・モデル論的研究

    山本 光璋, 水谷 好成, 中尾 光之, 渡辺 健彦

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    1993年 ～ 1994年

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    金属微小電極とマイクロダイアリシスプローブを一体構造とし、これをネコの外側膝状体領域に刺入しニューロン活動を記録しながら、プローブから10^<-2>Mのセロトニンを還流した。その結果、次のような事実が得られた。 (1)徐波睡眠時のバースト状、低頻度、白色雑音様のダイナミクスを持つニューロン活動は、トニックな高頻度発火に変化すると共に1/∫ゆらぎを示すようになった。 (2)レム睡眠時のトニックな高頻度発火は、さらにその頻度を増し、1/∫ゆらぎを相変らず示した。 (3)セロトニンの還流によりスパイクの振幅が減少したが波形は変化しなかったことから、膜のトニックな脱分極が起こったものと判断された。 結局、これまでの知見をまとめてみると、脳内実行系単一ニューロン活動に1/∫ゆらぎ現象が観測されるのは、 1)レム睡眠状態 2)PCPAによるセロトニンの合成阻害状態 3)“高濃度のセロトニン"を局所的に投与した徐波睡眠状態 であり、一方、定常な白色ゆらぎが観測されるのは、 1)徐波睡眠状態 2)一部のニューロンにおける覚醒時の注意集中状態 ということになる。 こうしてみると、セロトニンをはじめとする脳内調節物質のインバランスが実行系単一ニューロン活動の1/∫ゆらぎを作りだしているのではないかと推測される。逆にいえば、アミン系を中心とした調節系のバランスによって実行系ニューロン活動は定常な活動を保証されていると見ることができよう。

  19. 夢見と神経回路網の準安定性に関する研究

    中尾 光之, 水谷 好成, 山本 光璋

    1993年 ～ 1993年

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    我々はネコの脳内単一ニューロン活動が睡眠サイクルの各意識状態において異なったダイナミクスを示すことを明らかにした。即ち、徐波睡眠(SWS)時には単一ニューロン活動が0.01-1.0Hzの低周波帯域において平坦なパワースペクトル密度(PSD)を呈し、夢見の睡眠である逆説睡眠時(PS)にはニューロン活動のPSDは同帯域で周波数に逆比例する様な(1/f様と呼ばれる)構造を示す。本研究では、この生理学的現象の生成メカニズムの解明のために、状態空間における神経回路網の振舞いを解析した。我々が用いた神経回路網モデルはHopfield型の回路網に大域的な抑制と正規白色ノイズを加えたものである。シミュレーション結果から、弱抑制時に顕在化していた準安定な平衡点が抑制入力の増大によって不安定化すると同時に、"0"状態が大域的なアトラクタとして顕在化するような回路網アトラクタの幾何学的な構造の変化が単一ニューロン活動の遷移現象を引き起こしている可能性が示唆された。また、各準安定平衡点の滞在時間の分布は指数分布となった。理論的な知見から、分布の指数は、各準安定状態を囲む最も低いポテンシャルの壁の高さに対応するものであることが示唆される。従って、滞在時間の分布は準安定な性質が顕在化する弱抑制時の回路網アトラクタの幾何学的な構造を間接的に表していると考えられる。以上の結果から、PS時に対応する弱抑制状態においては、神経回路網は準安定平衡点を想起しながら状態遷移し続けることになる。これは「夢見」と類似した現象であるとも考えられる。このようなネットワークの準安定性が何らかのかたちで脳の高次機能に関わっているとすると興味深い。 結果の一部は"A network attractor-based interpretation of neuronal dynamics transition during sleep cycle"としてBiological Cyberneticsに投稿中である。

  20. 夢見とその神経機構に関する神経回路網モデル

    中尾 光之, 水谷 好成, 山本 光璋

    1992年 ～ 1992年

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    本研究では、逆説睡眠時の単一ニューロン活動l/fゆらぎや睡眠サイクルにおけるダイナミクス遷移現象の生成メカニズムに関するより詳しい解析のために、モデルにおける単一ニューロン活動の時系列のスペクトル解析に加えて、状態空間における神経回路網の振舞いを解析した。我々が用いた神経回路網モデルはHopfield型の回路網に大域的な抑制と正規白色ノイズを加えたものである。回路網のアトラクタの構造を記憶パターン数によってパラメトリックに制御するためにシナプス荷重を相関記憶の場合と同様なやり方で与えた。またニューロンの属性でシナプスの作用を一荷に決定されるような非対称な結合を有する回路網についても同様なシミュレーションを行った。シミュレーション結果を纏めると以下のようになる。逆説睡眠時に対応する弱抑制状態においては、回路網はノイズの摂動を受ながら、いくつかの局所的な平衡点の間を間欠的に移動している、即ち、神経回路は準安定平衡点を相起しながら状態遷移し続けていることが分かった。一方、除波睡眠に対応する強抑制時には、回路網は大域的なアトラクタであると考えられる"0"状態の近傍を摂動を受けながら状態遷移していることが示された。このことは、弱抑制所に顕在していた局所的な平衡点が大域点な抑制性入力によって不安定化すると同時に、"0"状態が大域的なアトラクタとして顕在化するような回路網アトラクタの幾何学的な構造の変化が単一ニューロン活動の遷移現象を引き起こしている可能性を示唆している。これらの平衡状態は必ずしも過去に記憶されたパターンとは限らずその記憶とは全く関係がないものも含まれている。つまり、相起される過去の記憶やそれとは無関係な記憶パターン間の遷移であり、これは「夢見」と類似した現象であるとも考えられる。このようなネットワークの準安定性が何らかのかたちで脳の高次機能に関わっているとすると興味深い。これまでの成果は、9月にアムステルダムで行われるICANN'93に"Metastability of network attractor and dream sleep"として投稿された。

  21. 最新の生理学的知見に基づく神経系数理モデルの構築とその情報処理機能に関する研究

    中尾 光之

    1987年 ～ 1987年

  22. 頭脳構造計算機の思考的機構に関する研究

    中村 維男, 中尾 光之, 吉岡 良雄, 堀口 進, 川添 良幸, 重井 芳治

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)

    研究機関：TOHOKU UNIVERSITY

    1986年 ～ 1987年

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    人間の脳構造からヒントを得て, 真の知的計算機の基本モデルを構築することを目的として, 昭和61年度と62年度に亘り, "頭脳構造計算機の思考的機構に関する研究"を行ってきた. 今回は総じてこれまでの研究成果の概要を述べる. 計算機の見掛け上の思考を実現するためには, 予めアルゴリズムに従ったプログラムを計算機に入力しなければならない. 本研究においても, 思考の機構が解明されていない現在, 思考機能を与えるためにはプログラムに頼ることになる. しかし, 本頭脳構造計算機の構造が, 大脳における情報処理の論理的機構から誘導される物理構造をとっているため, 脳の情報処理からのヒントを大いに導入することが考えられる. まず, 頭脳構造計算機の思考的機構を考えるにおいて, 汎用パイプラインを核とした関数型言語FPのグラフ簡約マシンを研究の中心とした. 関数型言語FPはプログラミングを行う場合, 人間の思考を高度に反映する. その言語が計算機に理解できる言語FFPに変換される過程は, 思考を形成する機構に深く関係すると考えられる. つぎに, FFP言語を理解する頭脳構造計算機のハードウェア設計を思考的機構の立場から行い, その構築を試み, 完成に至った. また, 本計算機システムのソフトウェアの設計並びに製造を完了し, 本計算機システムが機能的に頭脳構造計算機として稼動するに至った. また, 本計算機の評価をも含め, 思考の対象を広範囲に広げる意味で, 種々の問題を解く応用プログラムを作成した. そして, イメージ処理を行う機構を表現する道具としてのコンピューター・グラフィックスの開発を行い, 鮮明なリアルタイム性を有する映像を実現することが可能となった.

  23. 合成音声を使った日本語教授法の研究

    原土 洋, 金井 浩, 中尾 光之, 川添 良幸, 安倍 正人, 堀口 進, 城戸 健一, 大坪 一夫

    1985年 ～ 1987年

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    前年度の成果に従い, 留学生の音声解析システムの抜本的な改善を行なった. その具体的内容は, A/D変換部を本学応用情報学研究センターの開発したシステムを利用し, 精度の向上を図ったこと, およびデータ解析にIBM3081-KX6汎用大型計算機を用いたことである. この変更により, フォルマント抽出, ピッチ抽出等の信頼度が飛躍的に向上した. また, 標準音声としてNHKのアナウンサーによる発声データを利用し, "正しい日本語"の音声データをコンピュータ上に蓄積した. この標準データを用いることにより, 留学生の発声に対する評価関数の作成を可能とした. このデータは60分テープ1巻にまとめられたものであるが, 数多くの短い文章により構成され, その各々が日本語の特徴的な部分を表わすように作られている. 汎用大型計算機上の解析プログラムは, 留学生の発声に対する正しい評価を行うために, DPマッチング法を用いて各要素音を対応させている. このシステムを用い, 中国人留学生, 男女各1名の発声データを上記NHKアナウンサーの発声データと比較検討した. この結果, 日本人には見られなに発声上の違いが得られた. 今後, 国による違い等についての詳細な調査を行なう必要がある. また, 数多くの留学生に対して本システムを試用し, 効率的なコースウエアの確立を行わねばならない.

  24. 神経化学的過程を考慮した神経系数理モデルの情報処理機能

    中尾 光之

    1986年 ～ 1986年

  25. 高性能化学センサとしての昆虫味覚システム

    嶋田 一郎, 中尾 光之

    1986年 ～ 1986年

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    ハエの味覚システムの情報処理過程の解明を通して、新しい高性能化学センサシステムの原理を開発する。本年度においては、ハエの糖受容器をRサイトにおける光学異性体の高選択性のメカニズムを解明し、さらにショ糖濃度の高感度識別機構を多チャネル情報システムとして解明した。 1.ハエ糖受容器のRサイトのキラル特性 Rサイトには、脂肪族アミノ酸とならんで、ジペプチド類が反応する。D型のアミノ酸は全く刺激性がないが、N-Ac-D-Valが明瞭な刺激性を有し、かつN-Ac-L-Valより刺激性が高く、アセチル化によるD型,L型の刺激性の逆転が見いだされた。各種のN-アシル-D-Valの刺激性の解析から、Rサイトに、新たに疎水性のサブサイトの存在が示唆され、これとアシル基の結合によってN-アシル-D-Valの刺激性が出現すると考えられる。D-Valは、その遊離のアミノ基が親水のためにこのサブサイトとは結合できずに、刺激性を有しないのである。このように、Rサイトにおける光学異性体の識別は絶対的なものではないが、厳格な構造特異性は保持されている。 2.ショ糖濃度高感度識別と多チャネル情報処理 20時間絶食したショウジョウバエは、10.0mMショ糖液に対し10.25mMを選択的に摂取し、その差は統計学的に有意であった。この識別感度をWeder比で表すと0.025となり、これは今までの味覚の最高の識別感度である。そこで報告者は、ハエの味覚器を多チャネル情報処理系として捉え、nコの糖受容器における相互情報量をSmithら(1983)のデータに基ずいてコンピュータによる数値計算を行った。結果は、nをさらに大きくすれば、さらに細かい濃度段階を識別し得ることを示している。従って、ショウジョウバエの高いショ糖濃度識別力は、多数の糖受容器からの情報の統合によって十分可能である。

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その他 9

  1. 先端材料等に関する学術指導

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    短時間仮眠が認知機能や夜間睡眠に及ぼす影響に関する基礎的研究

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    自動車運転中、眠気を感じている時に、脳波どのような働きをしてるのかを解明し、その時の脳機能モニタ手法を構築する

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    「心臓血管系の多状態多変量解析と臨床応用」に関する研究

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    「神経回路網ダイナミクスの階層的モデリングとその計算論的研究」

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