2026/01/06 更新

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カラシマ　アキヒロ
辛島　彰洋
Karashima Akihiro
所属
工学部 電気電子工学課程 准教授
外部リンク

学位

  • 博士(情報科学) （ 2004年3月   東北大学 ）

  • 修士(情報科学) （ 2001年3月   東北大学 ）

  • 学士 （ 1999年3月   東北大学 ）

研究キーワード

  • 睡眠工学

  • 睡眠生理学

  • 生体情報工学

研究分野

  • ライフサイエンス / 生体医工学  / 睡眠工学

  • ライフサイエンス / 医療福祉工学

  • ライフサイエンス / 生体医工学  / センサ、睡眠、呼吸、解析

学歴

  • 東北大学   大学院情報科学研究科 博士後期課程

    2001年4月 - 2004年3月

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    備考： 博士後期課程

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  • 東北大学   情報科学研究科   応用情報科学専攻

    2001年4月 - 2004年3月

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  • 東北大学   大学院情報科学研究科 博士前期課程

    1999年4月 - 2001年3月

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    備考： 博士前期課程

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  • 東北大学   情報科学研究科   システム情報科学専攻

    1999年4月 - 2001年3月

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  • 東北大学   工学部情報工学科

    1995年4月 - 1999年3月

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経歴

  • 東北工業大学   工学部電気電子工学科   教授

    2023年4月 - 現在

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  • 東北大学   客員研究員

    2021年6月 - 2022年3月

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  • 東北工業大学   工学部電気電子工学科   准教授

    2018年4月 - 2023年3月

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  • 東北大学   大学院情報科学研究科   研究員

    2015年4月 - 2021年3月

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  • 東北工業大学   工学部 電気電子工学科   講師

    2015年4月 - 2018年3月

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  • 東北大学   大学院情報科学研究科 応用情報科学専攻   助教

    2007年4月 - 2015年3月

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  • 東北大学   大学院情報科学研究科   助手

    2004年4月 - 2007年3月

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所属学協会

委員歴

  • 日本睡眠学会   日本睡眠学会第48回定期学術集会プログラム委員  

    2024年1月 - 2024年7月   

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    団体区分：学協会

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  • 日本睡眠学会   若手の会作業部会 委員  

    2023年12月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 電子情報通信学会   プログラム編集委員  

    2023年12月 - 2024年3月   

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    団体区分：学協会

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  • 日本睡眠学会   評議員推薦委員会 委員  

    2023年9月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 日本睡眠学会   日本睡眠学会第45回定期学術集会 プログラム委員会  

    2023年1月 - 2023年9月   

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    団体区分：学協会

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  • 電子情報通信学会   ＭＥとバイオサイバネティックス研究専門委員会 幹事  

    2022年6月 - 2024年6月   

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    団体区分：学協会

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  • 電子情報通信学会   MEとバイオサイバネティックス研究会 専門委員会委員  

    2021年4月 - 現在   

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    団体区分：学協会

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  • 電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会   幹事補佐  

    2019年4月 - 2021年3月   

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  • 日本睡眠学会   評議員  

    2013年7月 - 現在   

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職務実績

  • ブランディング推進委員会

    2024年4月 - 2025年3月

  • FD・IR企画部会委員

    2022年4月 - 現在

  • 改組再編検討小委員会

    2021年11月 - 2023年1月

  • 大学ブランド力向上検討ワーキンググループ

    2021年7月 - 2023年3月

  • 研究倫理委員会

    2020年4月 - 現在

  • 広報委員会

    2020年4月 - 2025年3月

  • WebオープンキャンパスWG

    2020年4月 - 2020年12月

  • 図書館委員

    2019年4月 - 2020年3月

  • eラーニング活用WG

    2016年4月 - 2018年10月

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    私立大学情報教育協会主催 平成２８年度FD のための情報技術研究講習会に参加平成29年度 第1回FSD研修にて研修報告

  • ISO推進リーダー会議

    2015年4月 - 2018年3月

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    平成28年度ISO新入生対象セミナーの講師を担当

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論文

  • Disulfide Compound-Impregnated Paper Substrate-Based Highly Efficient Colorimetric Gas Sensor for Detection of Volatile Sulfur Compounds in Noninvasive Breath Analysis. 国際誌

    Shuta Miura, Kazuno Watanabe, Akihiro Karashima, Yasuko Yamada Maruo

    ACS sensors   10 ( 2 )   1023 - 1031   2025年2月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Volatile sulfur compounds (VSCs) are prevalent human biogases detectable in individuals with periodontal disease; therefore, measuring VSC gases in human breath can yield significant, noninvasive diagnostic information indicative of such diseases. In this study, we developed a gas sensor with selective and enhanced sensing capabilities for VSCs methyl mercaptan and hydrogen sulfide. This sensor comprises a cellulose paper substrate impregnated with 2,2'-dithiobis(5-nitropyridine) and sodium acetate. Upon exposure to VSC gases, the initially white sensor element was reversibly changed to yellow. A peak in the diffused reflectance spectrum was noted at 420 nm, establishing a linear relationship between the Kubelka-Munk (K-M) values at 420 nm and the VSC exposure concentration. The sensor demonstrated high sensitivity to methyl mercaptan and hydrogen sulfide with detection limits of 45 and 7.1 ppb in a 1 L volume, respectively. Furthermore, colorimetric analysis of the sensor element images indicated a negative correlation between the K-M value at 420 nm and the B/R value, enabling the calculation of VSC concentration based on the sensor's color change. The cost-effective paper-based sensor simplifies implementation in clinical applications and provides an assay ideally suited for point-of-care.

    DOI： 10.1021/acssensors.4c02865

    PubMed

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  • Serotonergic regulation of cortical neurovascular coupling and hemodynamics upon awakening from sleep in mice

    Akiyo Natsubori, Soojin Kwon, Yoshiko Honda, Takashi Kojima, Akihiro Karashima, Kazuto Masamoto, Makoto Honda

    Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism   44 ( 9 )   1591 - 1607   2024年3月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：SAGE Publications  

    Neurovascular coupling (NVC) is the functional hyperemia of the brain responding to local neuronal activity. It is mediated by astrocytes and affected by subcortical ascending pathways in the cortex that convey information, such as sensory stimuli and the animal condition. Here, we investigate the influence of the raphe serotonergic system, a subcortical ascending arousal system in animals, on the modulation of cortical NVC and cerebral blood flow (CBF). Raphe serotonergic neurons were optogenically activated for 30 s, which immediately awakened the mice from non-rapid eye movement sleep. This caused a biphasic cortical hemodynamic change: a transient increase for a few seconds immediately after photostimulation onset, followed by a large progressive decrease during the stimulation period. Serotonergic neuron activation increased intracellular Ca<sup>2+</sup> levels in cortical pyramidal neurons and astrocytes, demonstrating its effect on the NVC components. Pharmacological inhibition of cortical neuronal firing activity and astrocyte metabolic activity had small hypovolemic effects on serotonin-induced biphasic CBF changes, while blocking 5-HT<sub>1B</sub> receptors expressed primarily in cerebral vasculature attenuated the decreasing CBF phase. This suggests that serotonergic neuron activation leading to animal awakening could allow the NVC to exert a hyperemic function during a biphasic CBF response, with a predominant decrease in the cortex.

    DOI： 10.1177/0271678x241238843

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    その他リンク： https://journals.sagepub.com/doi/full-xml/10.1177/0271678X241238843

  • Contribution of default mode network to game and delayed-response task performance: Power and connectivity analyses of theta oscillation in the monkey. 国際誌

    Tohru Kodama, Takashi Kojima, Yoshiko Honda, Takayuki Hosokawa, Akihiro Karashima, Masataka Watanabe

    Neuroscience letters   814   137465 - 137465   2023年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Neuroimaging studies have demonstrated the presence of a default mode network (DMN) which shows greater activity during rest, and an executive network (EN) which is activated during cognitive tasks. DMN and EN are thought to have competing functions. However, recent studies reported that the two networks show coactivation during some cognitive tasks. To clarify how DMN works and how DMN interacts with EN for cognitive control, we recorded EEG activities in the medial prefrontal (anterior DMN: aDMN), posterior cingulate/precuneus (posterior DMN: pDMN), and lateral prefrontal (EN) areas in the monkey. As cognitive tasks, we employed a monkey-monkey competitive video game (GAME) and a delayed-response (DR) task. We focused on theta oscillation because of its importance in cognitive control. We also examined theta band connectivity among the three network areas using the Granger causality analysis. DMN and EN were found to work cooperatively in both tasks. In all the three network areas, we found GAME-task-related, but no DR-task-related, increase in theta power from the resting level, maybe because of the higher cognitive demand associated with the GAME task performance. The information flow conveyed by the theta oscillation was directed more to aDMN than from aDMN for both tasks. The GAME-task-related increase in theta power in aDMN is supposed to be supported by more information flow conveyed by the theta oscillation from EN and pDMN.

    DOI： 10.1016/j.neulet.2023.137465

    PubMed

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  • 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

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1109/EMBC40787.2023.10340638

    Scopus

    PubMed

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  • Serotonergic neurons control cortical neuronal intracellular energy dynamics by modulating astrocyte-neuron lactate shuttle. 査読 国際誌

    Akiyo Natsubori, Shinobu Hirai, Soojin Kwon, Daisuke Ono, Fei Deng, Jinxia Wan, Momoka Miyazawa, Takashi Kojima, Haruo Okado, Akihiro Karashima, Yulong Li, Kenji F Tanaka, Makoto Honda

    iScience   26 ( 1 )   105830 - 105830   2023年1月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    The central serotonergic system has multiple roles in animal physiology and behavior, including sleep-wake control. However, its function in controlling brain energy metabolism according to the state of animals remains undetermined. Through in vivo monitoring of energy metabolites and signaling, we demonstrated that optogenetic activation of raphe serotonergic neurons increased cortical neuronal intracellular concentration of ATP, an indispensable cellular energy molecule, which was suppressed by inhibiting neuronal uptake of lactate derived from astrocytes. Raphe serotonergic neuronal activation induced cortical astrocytic Ca2+ and cAMP surges and increased extracellular lactate concentrations, suggesting the facilitation of lactate release from astrocytes. Furthermore, chemogenetic inhibition of raphe serotonergic neurons partly attenuated the increase in cortical neuronal intracellular ATP levels as arousal increased in mice. Serotonergic neuronal activation promoted an increase in cortical neuronal intracellular ATP levels, partly mediated by the facilitation of the astrocyte-neuron lactate shuttle, contributing to state-dependent optimization of neuronal intracellular energy levels.

    DOI： 10.1016/j.isci.2022.105830

    PubMed

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

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

    Sleep and Biological Rhythms   2021年5月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Science and Business Media LLC  

    <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.

    DOI： 10.1007/s41105-021-00326-9

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    その他リンク： https://link.springer.com/article/10.1007/s41105-021-00326-9/fulltext.html

  • Consistency index of daily activity pattern and its correlations with subjective ratings of QOL 査読

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

    SLEEP AND BIOLOGICAL RHYTHMS   18 ( 4 )   297 - 304   2020年10月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1007/s41105-020-00271-z

    Web of Science

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  • Intracellular ATP levels in mouse cortical excitatory neurons varies with sleep-wake states. 査読 国際誌

    Akiyo Natsubori, Tomomi Tsunematsu, Akihiro Karashima, Hiromi Imamura, Naoya Kabe, Andrea Trevisiol, Johannes Hirrlinger, Tohru Kodama, Tomomi Sanagi, Kazuto Masamoto, Norio Takata, Klaus-Armin Nave, Ko Matsui, Kenji F Tanaka, Makoto Honda

    Communications biology   3 ( 1 )   491 - 491   2020年9月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1038/s42003-020-01215-6

    Web of Science

    PubMed

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  • Impact of Sleep-Wake-Associated Neuromodulators and Repetitive Low-Frequency Stimulation on Human iPSC-Derived Neurons. 査読 国際誌

    Remi Yokoi, Miho Okabe, Naoki Matsuda, Aoi Odawara, Akihiro Karashima, Ikuro Suzuki

    Frontiers in neuroscience   13   554 - 554   2019年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.3389/fnins.2019.00554

    Web of Science

    PubMed

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  • Relationship between Dynamics of Physiological Signals and Subjective Quality of Life and Its Lifestyle Dependency.

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

    41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society(EMBC)   546 - 549   2019年

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    掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）   出版者・発行元：IEEE  

    DOI： 10.1109/EMBC.2019.8857083

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    その他リンク： https://dblp.uni-trier.de/rec/conf/embc/2019

  • 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

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    記述言語：英語   出版者・発行元：(一社)日本睡眠学会  

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  • 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, 辛島彰洋, 元池育子, 片山統裕, 木下賢吾, 木下賢吾, 中尾光之

    日本生体医工学会大会プログラム・抄録集(Web)   57th ( Abstract )   S331 - S331   2018年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本生体医工学会  

    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。

    DOI： 10.11239/jsmbe.annual56.s331

    CiNii Research

    J-GLOBAL

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  • 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

    吉田 侑冬, 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12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公社)日本生体医工学会  

    独立成分分析を用いた内因性光信号(OIS)の光源ノイズ除去アルゴリズムについて検討した。光源ノイズの混入過程モデルに基づいて生成した試験用データを用い、光源ノイズ除去アルゴリズムの定量的性能評価を行った。アルゴリズムの一部の処理について改良を試みた。さらに、パラメータの最適化を行った。前処理で行うビニングサイズを16×16にするのが最適であることが判明した。また、アルゴリズムを適用することにより、光源ノイズの分散を10〜20dB低減できた。光源によってはノイズ成分を複数回推定して平均化したものを用いることにより、残存ノイズをさらに低減できた。アルゴリズムの一部のパラメータの最適化とノイズ除去能力を定量的に評価することができた。

    J-GLOBAL

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    その他リンク： https://search.jamas.or.jp/index.php?module=Default&action=Link&pub_year=2015&ichushi_jid=J03969&link_issn=&doc_id=20160405490004&doc_link_id=10.11239%2Fjsmbe.53.328&url=https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.11239%2Fjsmbe.53.328&type=J-STAGE&icon=https%3A%2F%2Fjk04.jamas.or.jp%2Ficon%2F00007_2.gif

  • 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   S245_01 - S245_01   2015年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生体医工学会  

    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.

    DOI： 10.11239/jsmbe.53.S245_01

    CiNii Research

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  • Reduction of light source noise from optical intrinsic signals of mouse neocortex by using independent component analysis. 査読 国際誌

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

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2015   6277 - 80   2015年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/EMBC.2015.7319827

    Web of Science

    PubMed

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  • 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   S133_01 - S133_01   2015年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本生体医工学会  

    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's death.

    DOI： 10.11239/jsmbe.53.S133_01

    CiNii Research

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  • 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

    片山統裕, 中川大輝, 上野彩子, 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8月

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  • Entrainability of cell cycle oscillator models with exponential growth of cell mass. 査読 国際誌

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

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2014   6826 - 9   2014年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/EMBC.2014.6945196

    Web of Science

    PubMed

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  • Targeted Subcortical Nerve Recruitment by Controlling the Waveform of Electrical Stimulation for MRI-guided Surgical Ablation

    Ueno Ayako, Katayama Norihiro, Karashima Akihiro, Nakao Mitsuyuki

    Advanced Biomedical Engineering   3   139 - 146   2014年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Japanese Society for Medical and Biological Engineering  

    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.

    DOI： 10.14326/abe.3.139

    CiNii Research

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  • Targeted Subcortical Nerve Recruitment by Controlling the Waveform of Electrical Stimulation for MRI-guided Surgical Ablation

    Ueno Ayako, Katayama Norihiro, Karashima Akihiro, Nakao Mitsuyuki

    Advanced Biomedical Engineering   3   139 - 146   2014年

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    記述言語：英語   出版者・発行元：Japanese Society for Medical and Biological Engineering  

    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.

    DOI： 10.14326/abe.3.139

    CiNii Research

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  • Development of distance-selective nerve recruitment for subcortical brain mapping by controlling stimulation waveforms. 査読 国際誌

    Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2013   1879 - 82   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/EMBC.2013.6609891

    Web of Science

    PubMed

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  • Is Autonomy Working under Unconscious State of Sleep?

    Mitsuyuki Nakao, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama

    2013 INTERNATIONAL JOINT CONFERENCE ON AWARENESS SCIENCE AND TECHNOLOGY & UBI-MEDIA COMPUTING (ICAST-UMEDIA)   304 - 305   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Web of Science

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  • Sleep dependent synaptic plasticity in rat barrel cortex

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

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES   63   S256 - S256   2013年

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    記述言語：英語  

    Web of Science

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  • Contribution of Visual Feedback to the Hippocampal Theta Activity in Mice

    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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Web of Science

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  • Reconstruction of fetal vector electrocardiogram from maternal abdominal signals under fetus body rotations. 査読 国際誌

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

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2013   7338 - 41   2013年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/EMBC.2013.6611253

    Web of Science

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  • Improvement of diameter selectivity in nerve recruitment using multi-cuff electrodes 査読

    Ayako Ueno, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Advanced Biomedical Engineering   1   36 - 42   2012年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.14326/abe.1.36

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  • 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

    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2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公社)日本生体医工学会  

    複素ウェーブレット変換を用いて信号を時間周波数変換し、複素独立成分分析(ICA)を適用してスパイク弁別を行う手法を提案した。本稿では、スパイク弁別に有効なマザーウェーブレットのパラメータについて検討した。また、提案手法を模擬データおよび実データに適用し、実数値ICAに基づく手法と比較した。提案法は、複素ウェーブレット変換により細胞外活動電位信号を瞬時混合化し、そこにICAを適用することによって実数値ICAよりも高精度でスパイク弁別することを可能にした。しかし、耐ノイズ性や過完備条件への対応などの実現が必須であり、ICAをパターン認識法など他の方法と組み合わせたハイブリッド弁別法の開発などを検討する必要がある。

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    その他リンク： https://search.jamas.or.jp/index.php?module=Default&action=Link&pub_year=2012&ichushi_jid=J03969&link_issn=&doc_id=20120501290007&doc_link_id=10.11239%2Fjsmbe.50.52&url=https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.11239%2Fjsmbe.50.52&type=J-STAGE&icon=https%3A%2F%2Fjk04.jamas.or.jp%2Ficon%2F00007_2.gif

  • Suppression of anodal break excitation by electrical stimulation with down-staircase waveform for distance-selective nerve recruitment. 査読 国際誌

    Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2012   211 - 4   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/EMBC.2012.6345907

    Web of Science

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  • Development of an Immersive Virtual Reality System for Mice 査読

    Norihiro Katayama, Keita Hidaka, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    2012 PROCEEDINGS OF SICE ANNUAL CONFERENCE (SICE)   791 - 794   2012年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Web of Science

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  • 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時空間ダイナミクス 査読

    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12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公社)日本生体医工学会  

    Grillらが提案した上り階段波形を用いた細胞外刺激に対する有髄軸索応答の電極-軸索間距離依存性について、系統的で詳細なシミュレーション解析を行った。その結果、従来用いられてきた上り階段状の細胞外刺激では電極-軸索間の距離および軸索の太さに対して選択的な刺激が実現できないことが明らかとなった。これは、上り階段刺激では電極近傍で生じる陽極性解放興奮を防げないことが本質的な原因である。その問題点を解決するために、下り階段波形を用いた刺激法を提案すると共に、その有用性をシミュレーションにて示した。また、電極-軸索間の距離選択性および軸索の太さ選択性について検討し、下り階段刺激が上り階段刺激に比べて優れた選択的刺激特性を有することを明らかにした。

    J-GLOBAL

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    その他リンク： https://search.jamas.or.jp/index.php?module=Default&action=Link&pub_year=2011&ichushi_jid=J03969&link_issn=&doc_id=20120313450014&doc_link_id=10.11239%2Fjsmbe.49.896&url=https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.11239%2Fjsmbe.49.896&type=J-STAGE&icon=https%3A%2F%2Fjk04.jamas.or.jp%2Ficon%2F00007_2.gif

  • Neural modeling for cooperative/competitive regulation of REM sleep with NREM sleep and wakefulness 査読

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

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

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    記述言語：英語   掲載種別：論文集(書籍)内論文   出版者・発行元：Cambridge University Press  

    DOI： 10.1017/CBO9780511921179.045

    Scopus

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  • Parameter exploration of staircase-shape extracellular stimulation for targeted stimulation of myelinated axon. 査読 国際誌

    Ayako Ueno, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2011   912 - 5   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/IEMBS.2011.6090204

    Web of Science

    PubMed

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  • Separation of multiunit signals by independent component analysis in complex-valued time-frequency domain. 査読 国際誌

    Yasushi Shiraishi, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2011   4410 - 3   2011年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/IEMBS.2011.6091094

    Web of Science

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  • Enhancement of synchronization between hippocampal and amygdala theta waves associated with pontine wave density. 査読 国際誌

    Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    Journal of neurophysiology   103 ( 5 )   2318 - 25   2010年5月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Theta waves in the amygdala are known to be synchronized with theta waves in the hippocampus. Synchronization between amygdala and hippocampal theta waves is considered important for neuronal communication between these regions during the memory-retrieval process. These theta waves are also observed during rapid eye movement (REM) sleep. However, few studies have examined the mechanisms and functions of theta waves during REM sleep. This study examined correlations between the dynamics of hippocampal and amygdala theta waves and pontine (P) waves in the subcoeruleus region, which activates many brain areas including the hippocampus and amygdala, during REM sleep in rats. We confirmed that the frequency of hippocampal theta waves increased in association with P wave density, as shown in our previous study. The frequency of amygdala theta waves also increased with in associated with P wave density. In addition, we confirmed synchronization between hippocampal and amygdala theta waves during REM sleep in terms of the cross-correlation function and found that this synchronization was enhanced in association with increased P wave density. We further studied theta wave synchronization associated with P wave density by lesioning the pontine subcoeruleus region. This lesion not only decreased hippocampal and amygdala theta frequency, but also degraded theta wave synchronization. These results indicate that P waves enhance synchronization between regional theta waves. Because hippocampal and amygdala theta waves and P waves are known to be involved in learning and memory processes, these results may help clarify these functions during REM sleep.

    DOI： 10.1152/jn.00551.2009

    PubMed

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  • Top-down modeling of hierarchical biological clock mechanisms 査読

    Mitsuyuki Nakao, Hiroshi Okayama, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama

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

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  • Modeling of Segmentation Clock Mechanism in Presomitic Mesoderm 査読

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

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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    DOI： 10.1109/IEMBS.2009.5333510

    Web of Science

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  • Multi-neuron action potentials recorded with tetrode are not instantaneous mixtures of single neuronal action potentials. 査読 国際誌

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

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2009   4019 - 22   2009年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    Multiunit recording with multi-site electrodes in the brain has been widely used in neuroscience studies. After the data recording, neuronal spikes should be sorted according to the pattern of spike waveforms. For the spike sorting, independent component analysis (ICA) has recently been used because ICA has potential for resolving the problem to separate the overlapped multiple neuronal spikes. However the performance of spike sorting by using ICA has not been examined in detail. In this study, we quantitatively evaluate the performance of ICA-based spike sorting method by using simulated multiunit signals. The simulated multiunit signal is constructed by compositing real extracellular action potentials recorded from guinea-pig brain. It is found that the spike sorting by using ICA hardly avoids significant false positive and negative errors due to the cross-talk noise contamination on the separated signals. The cross-talk occurs when the multiunit signal of each recording channel have significant time difference; this situation does not satisfy the assumption of instantaneous source mixture for the major ICA algorithms. Since the channel delay problem is hardly resolved, an ICA algorithm which does not require the instantaneous source mixing assumption would be appropriate for use of spike sorting.

    DOI： 10.1109/IEMBS.2009.5333505

    PubMed

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  • 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

    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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公社)日本生体医工学会  

    多重電極の性能をスパイク弁別結果に基づいて評価することを提案するともに、適切な電極パラメータを決定するための新しい枠組みを提案した。神経組織と多重電極を3次元モデル化し、多細胞記録の仮想実験を行うためのシステムを構築した。このシステムを用いて仮想実験を行い、得られた模擬細胞外電位信号に実際に解析で用いられるスパイク弁別法を適用することによって、電極の性能を評価した。市販されているシリコン製テトロードをベースにした多重電極を用いて、ラット海馬CA3領域の複数ニューロン活動を記録した。記録点間隔を25μm程度にすると同時記録できるニューロン数が最大になり、またスパイク弁別の誤り率が最小になることが明らかになった。

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    その他リンク： https://search.jamas.or.jp/index.php?module=Default&action=Link&pub_year=2008&ichushi_jid=J03969&link_issn=&doc_id=20090220470014&doc_link_id=10.11239%2Fjsmbe.46.675&url=https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.11239%2Fjsmbe.46.675&type=J-STAGE&icon=https%3A%2F%2Fjk04.jamas.or.jp%2Ficon%2F00007_2.gif

  • 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

    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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公社)日本生体医工学会  

    ニューロンの入出力特性と背景入力の確率分布をモデル化することで、相互相関ヒストグラム解析に基づいて神経結合の強度を定量化する新しい方法を提案した。提案法を海馬CA3領域から計測された多細胞同時記録データに適用した。ニューロンの閾値はシナプス前ニューロンの選択によらず、シナプス後ニューロン固有の値として推定され、シナプス結合強度はシナプス前ニューロンごとに異なる値として推定された。結合強度のヒストグラムは、細胞内記録法によって記録されたEPSPの振幅分布と類似した単峰性の分布を呈した。シナプスの可塑的変化を誘導する刺激を与えると、個々のシナプス結合強度は変化した。提案法がシナプス結合強度を推定する手法として、従来法の相互相関係数よりも優れており、シナプス可塑性の研究において有用なツールとなりうることが示唆された。

    J-GLOBAL

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    その他リンク： https://search.jamas.or.jp/index.php?module=Default&action=Link&pub_year=2008&ichushi_jid=J03969&link_issn=&doc_id=20090220470013&doc_link_id=10.11239%2Fjsmbe.46.667&url=https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.11239%2Fjsmbe.46.667&type=J-STAGE&icon=https%3A%2F%2Fjk04.jamas.or.jp%2Ficon%2F00007_2.gif

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

    Naoko Iwasaki, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2008.00363.x

    Web of Science

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  • Robustness of the blind source separation with reference against uncertainties of the reference signals. 査読 国際誌

    Y. Nabeshima, Y. Kimura, T. Ito, K. Ohwada, A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2008   1875 - 1878   2008年8月

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    記述言語：英語  

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  • The 3D position estimation of neurons in the hippocampus based on the multi-site multi-unit recordings with silicon tetrodes. 査読 国際誌

    Takashi Kubo, Norihiro Katayama, Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual International Conference   2008   5021 - 4   2008年

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）  

    The mechanical strain of the neural tissue induced by the implant of neuronal electrode is one of the important factors responsible for the quality and performance of extracellular recording of neuronal activities in the brain because the mechanical strain could kill or inactivate the neurons. In order to evaluate the effect of the implant of neural electrode, we propose a method to estimate the three-dimensional distribution of electrophysiologically active neurons near the electrode based on the multi-site multi-unit recording data. The spatial distribution of the active neurons emerges the region in the neural tissue that could be killed or inactivated by the implant of the electrode. The proposed method will be useful for the in situ assessment of the neural electrode implanted in the brain.

    DOI： 10.1109/IEMBS.2008.4650341

    PubMed

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  • Phase-locking of spontaneous and tone-elicited pontine waves to hippocampal theta waves during REM sleep in rats. 査読 国際誌

    Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    Brain research   1182   73 - 81   2007年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Temporal relationships between hippocampal theta waves and pontine waves (P waves) during rapid-eye-movement (REM) sleep were investigated in rats. P waves were phase-locked to the positive theta peak. The phase relationships of P waves elicited by a tone stimulus (P(E) waves) to hippocampal theta waves were also analyzed to qualitatively clarify the mechanism of phase-locking between these two phenomena. P(E) waves occurred at the positive theta peak, as seen for spontaneous P waves. This phase preference of P(E) waves could be understood as that of the response probability to tone stimulus. These data suggest that the P-wave generator receives inputs that mimic theta waves. As hippocampal theta waves and P waves are known to be involved in learning and memory processes during REM sleep, the present studies could help to clarify these functions.

    PubMed

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  • 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10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：The Institute of Electrical Engineers of Japan  

    Physiome inherently investigates hierarchical layers of biological system. In the post genome era, the number of layers should increase because possible mechanisms at molecular level are always referred to. However, biological modeling in the post genome era has to face unavoidable uncertainties in biological measurements and explosion of degree of freedom. An exhaustive modeling seems to be necessary to understand possible mechanisms underlying biological phenomena at every hierarchical level. However, simultaneously it looks like an impossible or reckless trial. In order to get rid of them, we propose a novel modeling strategy that integrates the top-down retrospection and bottom-up reduction modeling. Here, our strategy is applied to modeling of biological rhythms which is an appropriate system to study because of the penetration of rhythmic dynamics through all of the hierarchical layers.

    DOI： 10.1541/ieejeiss.127.1486

    CiNii Research

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    その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00300215159?from=CiNii

  • Integrated model incorporating circadian phase dynamics and the thermoregulatory mechanism of sleep 査読

    Daiki Ishiura, Akihiro Karashima, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2007.00319.x

    Web of Science

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  • A quartet neural system model orchestrating sleep and wakefulness mechanisms. 査読 国際誌

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

    Journal of neurophysiology   95 ( 4 )   2055 - 69   2006年4月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Physiological knowledge of the neural mechanisms regulating sleep and wakefulness has been advanced by the recent findings concerning sleep/wakefulness-related preoptic/anterior hypothalamic and perifornical (orexin-containing)/posterior hypothalamic neurons. In this paper, we propose a mathematical model of the mechanisms orchestrating a quartet neural system of sleep and wakefulness composed of the following: 1) sleep-active preoptic/anterior hypothalamic neurons (N-R group); 2) wake-active hypothalamic and brain stem neurons exhibiting the highest rate of discharge during wakefulness and the lowest rate of discharge during paradoxical or rapid eye movement (REM) sleep (WA group); 3) brain stem neurons exhibiting the highest rate of discharge during REM sleep (REM group); and 4) basal forebrain, hypothalamic, and brain stem neurons exhibiting a higher rate of discharge during both wakefulness and REM sleep than during nonrapid eye movement (NREM) sleep (W-R group). The WA neurons have mutual inhibitory couplings with the REM and N-R neurons. The W-R neurons have mutual excitatory couplings with the WA and REM neurons. The REM neurons receive unidirectional inhibition from the N-R neurons. In addition, the N-R neurons are activated by two types of sleep-promoting substances (SPS), which play different roles in the homeostatic regulation of sleep and wakefulness. The model well reproduces the actual sleep and wakefulness patterns of rats in addition to the sleep-related neuronal activities across state transitions. In addition, human sleep-wakefulness rhythms can be simulated by manipulating only a few model parameters: inhibitions from the N-R neurons to the REM and WA neurons are enhanced, and circadian regulation of the N-R and WA neurons is exaggerated. Our model could provide a novel framework for the quantitative understanding of the mechanisms regulating sleep and wakefulness.

    PubMed

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  • Instantaneous acceleration and amplification of hippocampal theta wave coincident with phasic pontine activities during REM sleep. 査読 国際誌

    Akihiro Karashima, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama, Kazuki Honda

    Brain research   1051 ( 1-2 )   50 - 6   2005年7月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Rapid eye movement (REM) sleep is characterized by hippocampal theta waves and phasic spike-like waves originating from the pons, termed ponto-geniculo-occipital (PGO) waves in cats and pontine (P) waves in rats. While the theta wave and PGO/P wave have been suggested to participate in higher-order brain functions, their generation mechanisms and roles in brain functions have been studied independently. Therefore, the present study investigated instantaneous aspects of the relationship between theta waves and PGO/P waves in both cats and rats. Theta wave was instantaneously accelerated several hundred milliseconds before the negative peak of the PGO/P wave in both animals, and was also amplified just before PGO/P wave occurrence. Considering the integrated knowledge provided by studies of both animals, these results suggest that PGO/P wave-related activities in the pons are delivered to the theta wave generator. The activations of the theta wave coincident with PGO/P wave might facilitate cooperative contribution to higher-order brain functions in REM sleep.

    PubMed

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  • Sleep EEG dynamics in rat barrel cortex associated with sensory deprivation. 査読 国際誌

    Naoko Iwasaki, Akihiro Karashima, Yuichi Tamakawa, Norihiro Katayama, Mitsuyuki Nakao

    Neuroreport   15 ( 17 )   2681 - 4   2004年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    Sleep is involved in the development and maintenance of neural networks. We investigated how somatosensory deprivation affects EEG dynamics of adult rats during sleep, which might be a result of changes in neural organization. Rats' whiskers were clipped unilaterally daily and the resulting changes in the balance of EEG spectral powers between the intact and sensory deprived barrel cortices were recorded for a month. Both delta and theta band spectral powers in the deprived cortex initially decreased in terms of their ratio to the intact cortex. Subsequently, the ratio was restored to control levels. This non-monotonic change in EEG activity might reflect the re-organization process of the cortical circuit.

    PubMed

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  • 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

    片山 統裕, 菊池 修, 渡邉 直樹, 辛島 彰洋, 中尾 光之

    生体医工学   42 ( 4 )   269 - 276   2004年12月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公社)日本生体医工学会  

    海馬リズム活動の発生・消滅過程において,リズム活動が空間的に同期していく過程を明らかにするために,カルバコールを負荷した海馬スライス標本のCA3領域において,局所脳波とニューロン活動を2点同時記録し,振動現象の時空間特性を解析した.生後3週齢のモルモットを用いた.CA3b領域においてγ〜θリズムが発生から消滅まで位相差ゼロで空間同期しているのに対し,高周波バースト波においては,空間同期は見られるものの,発生から消滅の過程において位相が変化していくことが明らかになった

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    その他リンク： https://search.jamas.or.jp/index.php?module=Default&action=Link&pub_year=2004&ichushi_jid=J03969&link_issn=&doc_id=20050222380010&doc_link_id=10.11239%2Fjsmbe2002.42.269&url=https%3A%2F%2Fdoi.org%2F10.11239%2Fjsmbe2002.42.269&type=J-STAGE&icon=https%3A%2F%2Fjk04.jamas.or.jp%2Ficon%2F00007_2.gif

  • Theta wave amplitude and frequency are differentially correlated with pontine waves and rapid eye movements during REM sleep in rats. 査読 国際誌

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

    Neuroscience research   50 ( 3 )   283 - 9   2004年11月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    The present study examined the correlations between the dynamics of hippocampal theta waves and pontine waves (P waves) and rapid eye movements (REMs) densities during REM sleep. Theta wave peak frequency and theta amplitude were estimated as the parameters of theta wave dynamics in each 3s segment. The peak frequency and theta amplitude were positively correlated with P wave and REMs densities, however their detailed correlation properties were distinct from each other. Dependency of peak frequency on P wave/REMs density did not change significantly from that on REMs/P wave density. On the other hand, dependency of the theta amplitude on P wave/REMs density significantly increased with an increased REMs/P wave density. Because hippocampal theta waves and P waves are involved in learning and memory functions during REM sleep, the correlation between theta parameters and P wave density might help to clarify these functions.

    PubMed

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  • Changes in the dynamics of sleep electroencephalogram in rat barrel cortex associated with long-term sensory deprivation 査読

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

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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Springer Tokyo  

    DOI： 10.1046/j.1446-9235.2003.00030.x

    Scopus

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  • 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 国際誌

    Akihiro Karashima, Kazuhiro Nakamura, Naoki Sato, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Brain research   958 ( 2 )   347 - 58   2002年12月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    We investigated the temporal relationship between hippocampal theta waves and ponto-geniculo-occipital waves (PGO) during rapid eye movement sleep (REM sleep) in cats. In addition, we analyzed the relationship between hippocampal theta waves and PGO as elicited by tone stimulus (PGO(E)) in order to quantitively characterize the PGO wave generator mechanism. The results showed that a spontaneous PGO tended to be phase-locked to the theta wave, which was more clearly observed in the single PGO than in the cluster. However, cluster PGO(E) tended to be phase-locked as well as single PGO(E). It was therefore suggested that the generator of PGO is activated in relation to the hippocampal theta wave. An acceleration of the theta wave associated with PGO occurrence was found, and was more markedly observed than with the cluster PGO. Although the magnitude of it was less than in the spontaneous case, an acceleration around the PGO(E) was also observed. These results suggest that the generators of theta and PGO receive some common activations, especially when a cluster PGO is generated. The interaction between PGO and hippocampal theta waves is expected to be involved in the possible functions of REM sleep.

    PubMed

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  • Elicited ponto-geniculo-occipital waves by auditory stimuli are synchronized with hippocampal theta-waves. 査読 国際誌

    Akihiro Karashima, Kazuhiro Nakamura, Masahiro Horiuchi, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Psychiatry and clinical neurosciences   56 ( 3 )   343 - 4   2002年6月

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    記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

    The study demonstrated that ponto-geniculo-occipital (PGO) waves are phase-locked with hippocampal theta-waves during rapid eye movement (REM) sleep. A possible mechanism for influencing a PGO wave generator by hippocampal theta-waves was hypothesized. The generator is known to receive afferent inputs such as auditory input. To test this hypothesis, the temporal relationship between hippocampal theta-waves and elicited PGO waves (PGO(E)) by auditory stimuli was analysed. The analysis showed that PGO(E) were synchronized with theta-waves, but did not reset the phase of a theta-wave. Because the occurrence of PGO(E) and spontaneous PGO waves shared the same phase-dependency on theta-waves, the results strongly suggest that the PGO wave generator was driven by theta-waves, as originally hypothesized.

    PubMed

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  • Synchronization between hippocampal theta waves and PGO waves during REM sleep

    Akihiro Karashima, Kazuhiro Nakamura, Mika Watanabe, Naoki Sato, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama, Mitsuaki Yamamoto

    Psychiatry and Clinical Neurosciences   55 ( 3 )   189 - 190   2001年6月

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    掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Wiley  

    DOI： 10.1046/j.1440-1819.2001.00820.x

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書籍等出版物

  • 睡眠学

    日本睡眠学会（ 担当： 共著 範囲: 9.4節: マウスとラットの睡眠測定法, 辛島彰洋, 児玉亨, 9.5節: 神経活動の時系列解析と睡眠研究への応用,辛島彰洋）

    朝倉書店  2020年11月  （ ISBN:4254301200 ）

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    総ページ数：696   記述言語：日本語  

    CiNii Research

    ASIN

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  • Sleep Medicine: A Comprehensive Guide to Its Development, Clinical Milestones, and Advances in Treatment

    （ 担当： 共訳 範囲: Chapter 57: Sleep models, M. Nakao, A. Karashima, N. Katayama）

    Springer  2015年8月  （ ISBN:9781493920884, 149392088X ）

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    総ページ数：603  

    ASIN

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  • - 国際共著

    （ 担当： 共著 ,  原著者: - ,  範囲: Chapter 57: Sleep models, M. Nakao, A. Karashima, N. Katayama）

    Springer  2015年8月 

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    総ページ数：and Advances in Treatment"   記述言語：英語   著書種別：学術書

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  • Rapid eye movement sleep : regulation and function

    Mallick, B. N. (Birendra Nath)（ 担当： 共著 範囲: 第43章: 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  （ ISBN:9780521116800 ）

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    総ページ数：xviii, 478 p.   記述言語：英語  

    CiNii Research

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MISC

  • 日常的な睡眠評価を目指したウェアラブルデバイスの開発

    辛島彰洋, 安倍凜生, QU Xingchao

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   124 ( 17(MBE2024 1-6) )   11 - 14   2024年5月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語  

    J-GLOBAL

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  • 腕時計型ウェアラブルデバイスを用いた呼吸計測手法に関する研究

    安倍凜生, 辛島彰洋, 辛島彰洋

    東北工業大学地域連携センター・研究支援センター紀要   36 ( 1 )   2024年

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  • 多孔体アセトン検出チップ及び小型測定器を用いた呼気アセトンの測定の研究III

    村松友翔, 永井拳介, 野田楓真, 辛島彰洋, 丸尾容子

    Chemical Sensors   40 ( Supplement A )   2024年

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  • 日常的な睡眠評価を目指したリスト型ウェアラブルデバイスの開発とその性能評価

    辛島彰洋, 辛島彰洋, 安倍凜生, 曲星潮, 森山諒大, 長田真優

    日本睡眠学会定期学術集会プログラム・抄録集   48th   2024年

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  • ウェアラブルデバイスを用いた睡眠時呼吸運動の測定

    曲星潮, 安倍凜生, 辛島彰洋, 辛島彰洋

    日本睡眠学会定期学術集会プログラム・抄録集   48th   2024年

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  • 光学的手法による呼気アセトン濃度リアルタイム測定システムの検討

    辛島彰洋, 辛島彰洋, 渡部聡大, 佐2野史歩, 及川拓巳, 村松友翔, 丸尾容子, 丸尾容子

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   123 ( 82(MBE2023 8-16) )   24 - 27   2023年6月

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    担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語  

    J-GLOBAL

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  • ウェアラブル加速度センサを利用した睡眠時呼吸計測システムの作製

    安倍凜生, 辛島彰洋

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   123 ( 22(MBE2023 1-7) )   7 - 11   2023年5月

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    担当区分：最終著者   記述言語：日本語  

    J-GLOBAL

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  • 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

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  • 多孔体アセトン検出チップ及び小型測定器を用いた呼気アセトン測定の研究

    村松友翔, 渡部聡大, 佐野史歩, 辛島彰洋, 辛島彰洋, 丸尾容子, 丸尾容子

    Chemical Sensors   39 ( Supplement A )   2023年

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  • 睡眠に対して牛乳や乳製品によるコリン化合物摂取が役立つか?

    大久保剛, 有住茉莉, 福田伸雄, 辛島彰洋

    日本栄養・食糧学会大会講演要旨集   77th   2023年

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  • 多孔体アセトン検出チップ及び小型測定器を用いた呼気アセトン測定の研究 II

    村松友翔, 野田楓真, 永井拳介, 辛島彰洋, 丸尾容子

    Chemical Sensors   39 ( Supplement B )   2023年

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  • 手首・腕部に装着した加速度センサを用いた呼吸測定における装着部位および睡眠状態の影響

    安倍凜生, 阿部栞奈, 曲星潮, 森山諒大, 長田真優, 辛島彰洋, 辛島彰洋

    日本睡眠学会定期学術集会プログラム・抄録集   45th   2023年

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  • 睡眠状態判定への応用を目指した睡眠時呼吸ダイナミクスの計測・解析

    辛島彰洋, 辛島彰洋, 柳田琢杜, 庭滉詩郎, 安倍凜生

    日本睡眠学会定期学術集会プログラム・抄録集   47th   2022年

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  • ウェアラブルデバイスを用いた呼吸測定システムの作製

    安倍凜生, 柳田琢杜, 辛島彰洋, 辛島彰洋

    日本睡眠学会定期学術集会プログラム・抄録集   47th   2022年

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  • 多孔質ガラスとニトロフェニルヒドラジン化合物を用いたアセトン検出チップの研究 IV-リアルタイム測定法の検討-

    渡部聡大, 及川拓巳, 伊藤幸大, 辛島彰洋, 辛島彰洋, 丸尾容子, 丸尾容子

    Chemical Sensors   38 ( Supplement A )   2022年

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  • ウェアラブルデバイスを用いた呼吸測定方法の検討

    安倍凜生, 辛島彰洋

    電気関係学会東北支部連合大会講演論文集(CD-ROM)   2022   2022年

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  • 睡眠および生理学的状態の網羅的特徴付けとその食事習慣との関連性

    鈴木圭介, CHOILEK Siawlee, 元池育子, 元池育子, 辛島彰洋, 辛島彰洋, 片山統裕, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   121 ( 222(MBE2021 17-25) )   37 - 40   2021年10月

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  • ウェアラブルセンサによる睡眠時呼吸リズムの計測

    柳田琢杜, 庭滉詩郎, 辛島彰洋

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   120 ( 348(MICT2020 21-32) )   50 - 53   2021年1月

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    担当区分：最終著者  

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  • ウェアラブルセンサを用いた睡眠時呼吸測定

    辛島彰洋, 辛島彰洋, 柳田琢杜

    東北工業大学地域連携センター・研究支援センター紀要   34 ( 1 )   2021年

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  • 睡眠呼吸障害スクリーニング検査のためのウェアラブル呼吸センサの開発

    辛島彰洋, 柳田琢杜, 庭滉詩郎, 今野颯

    東北工業大学地域連携センター・研究支援センター紀要   33 ( 1 )   2021年

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  • ウェアラブル磁気センサによる睡眠時呼吸リズムの計測

    辛島彰洋, 柳田琢杜

    日本生体医工学会大会プログラム・抄録集(Web)   60th   2021年

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  • 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) )   27 - 30   2020年10月

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  • 日中の眠気が聴覚の周波数特性に及ぼす影響

    辛島彰洋, 石塚隆太, 伊藤智, 関直哉, 鈴木幸也

    日本生体医工学会大会プログラム・抄録集(Web)   59th   2020年

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  • ウェアラブルデバイスによる呼吸換気量測定の検討

    柳田琢杜, 今野颯, 辛島彰洋, 辛島彰洋

    電気関係学会東北支部連合大会講演論文集(CD-ROM)   2020   2020年

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  • 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

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  • ユーザ負担の少ない肺機能測定用ウェアラブル機器の開発

    辛島彰洋, 柳田琢杜, 丸田勝弘, 浅沼義信

    東北工業大学地域連携センター・研究支援センター紀要   32 ( 1 )   2020年

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  • 磁気センサを用いた呼吸数検出システムの開発

    柳田琢杜, 辛島彰洋

    電子情報通信学会技術研究報告   119 ( 224(MBE2019 29-44)(Web) )   29 - 33   2019年10月

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    担当区分：最終著者  

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  • 非常に規則的な睡眠/覚醒タイミングは健康に密接に関係するか?-睡眠/覚醒間の関連性,客観的な睡眠関連パラメータ,及び主観的睡眠の質に関する定量的研究

    CHOILEK Siwalee, MOTOIKE Ikuko N., UCHIBAYASHI Toshihiro, KARASHIMA Akihiro, KARASHIMA Akihiro, KATAYAMA Norihiro, NAKAO Mitsuyuki

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   119 ( 224(MBE2019 29-44)(Web) )   2019年

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  • 神経伝達物質および電気刺激による培養ヒトiPS細胞由来神経ネットワークへの睡眠・覚醒様リズムの惹起

    横井れみ, 松田直毅, 辛島彰洋, 鈴木郁郎

    Journal of Toxicological Sciences   44 ( Supplement )   2019年

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  • In vitroヒトiPS細胞由来神経ネットワークへ睡眠・覚醒リズムを惹起させる為の基礎検討

    横井れみ, 松田直樹, 辛島彰洋, 鈴木郁郎, 鈴木郁郎, 鈴木郁郎, 鈴木郁郎

    日本再生医療学会総会(Web)   18th   2019年

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  • 日中の運動によりもたらされる「良質な睡眠」の脳内機序の解明-脳内アストロサイトの細胞内エネルギー状態に着目して-

    夏堀晃世, 辛島彰洋, 山本正道, 小島崇, 児玉亨, 高田則雄, 田中謙二, 本多真

    若手研究者のための健康科学研究助成成果報告書   ( 33 )   88 - 92   2018年4月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(公財)明治安田厚生事業団  

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  • 活動量と生体信号変動ダイナミクスの相関関係とその睡眠-覚醒ライフスタイル依存性

    天野領太, 辛島彰洋, 辛島彰洋, 元池育子, 片山統裕, 木下賢吾, 木下賢吾, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告   118 ( 257(MBE2018 27-35)(Web) )   2018年

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：電子情報通信学会  

    CiNii Research

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  • 【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 招待

    辛島 彰洋, 中尾 光之

    医薬ジャーナル   53 ( 2 )   669 - 675   2017年2月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(株)医薬ジャーナル社  

    J-GLOBAL

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  • 培養ヒトiPS細胞由来中枢神経ネットワークに睡眠・覚醒リズムを惹起させる為の基礎検討

    岡部美穂, 松田直毅, 小田原あおい, 小田原あおい, 小田原あおい, 辛島彰洋, 鈴木郁郎

    LIFE講演概要集(CD-ROM)   2017 (Web)   2017年

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  • in vitroヒトiPSC由来中枢神経ネットワークに睡眠・覚醒リズムを惹起させる為の基礎検討

    岡部美穂, 松田直毅, 小田原あおい, 辛島彰洋, 鈴木郁郎

    電気学会電子・情報・システム部門大会講演論文集(CD-ROM)   2017   2017年

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  • 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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • 技能課題が睡眠時に観測される自発脳波に及ぼす影響

    塚田僚, 辛島彰洋, 安齋友花, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会技術研究報告   115 ( 317(MBE2015 52-62) )   2015年

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  • 睡眠-覚醒状態に依存した神経可塑性のメカニズム

    辛島彰洋, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之

    日本生理学雑誌   77 ( 2 (Web) )   2015年

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  • 運動学習がノンレム睡眠時に観測される徐波に及ぼす影響

    安齋友花, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    日本生理学雑誌   77 ( 2 (Web) )   2015年

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  • 内因性光イメージングと独立成分分析に基づくマウスの機能的脳地図の推定

    吉田侑冬, 片山統裕, 中川大輝, 辛島彰洋, 中尾光之

    計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム論文集(CD-ROM)   2015   2015年

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

    CiNii Research

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2015261141

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

    CiNii Research

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  • 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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：Japanese Society for Medical and Biological Engineering  

    DOI： 10.11239/jsmbe.52.O-381

    Scopus

    CiNii Research

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：Japanese Society for Medical and Biological Engineering  

    DOI： 10.11239/jsmbe.52.O-369

    Scopus

    CiNii Research

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  • 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, 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)   53rd ( 0 )   69 - OS-70   2014年8月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：Japanese Society for Medical and Biological Engineering  

    DOI： 10.11239/jsmbe.52.OS-69

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  • 【脳のゆらぎ・同期・オシレーション】振動子と神経学 招待

    中尾 光之, 片山 統裕, 辛島 彰洋

    Clinical Neuroscience   32 ( 7 )   738 - 742   2014年7月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(株)中外医学社  

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  • 体性感覚野応答の睡眠-覚醒状態依存的変化

    辛島彰洋, 稲田浩之, 片山統裕, 中尾光之

    日本生理学雑誌   76 ( 1 )   2014年

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  • 概日リズムによる細胞周期の制御と細胞増殖ダイナミクス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

    計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム論文集(CD-ROM)   2014   2014年

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  • AMPA型グルタミン酸受容体の睡眠-覚醒状態に依存した変化

    中村有孝, 中村有孝, 辛島彰洋, 坪川宏, 片山統裕, 中尾光之

    日本生理学雑誌   76 ( 1 )   2014年

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  • 位相反応しない振動子

    中尾光之, 片山統裕, 辛島彰洋

    計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム論文集(CD-ROM)   2014   2014年

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  • 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

    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   113 ( 314(MBE2013 66-74) )   7 - 11   2013年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2014120863

  • 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

    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   113 ( 314(MBE2013 66-74) )   13 - 18   2013年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：電子情報通信学会  

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2014120864

  • 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

    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   113 ( 314(MBE2013 66-74) )   1 - 6   2013年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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^<2+>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^<2+>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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2014120862

  • バーチャル空間で自由行動中のマウスの皮質脳波時間周波数解析

    片山統裕, 日高慶太, 新谷俊夫, 石川大晃, 上野彩子, 上野彩子, 辛島彰洋, 中尾光之

    日本バーチャルリアリティ学会大会論文集(CD-ROM)   18th   2013年

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  • 視交叉上核における日長表現の振動子集団モデル

    中尾光之, 鈴木理昴, 片山統裕, 辛島彰洋

    時間生物学   19 ( 2 )   2013年

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 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   112 ( 297(MBE2012 45-59) )   59 - 60   2012年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

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  • 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   112 ( 297(MBE2012 45-59) )   53 - 57   2012年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2013202691

  • 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   112 ( 297(MBE2012 45-59) )   47 - 52   2012年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2013202690

  • 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   2012年

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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の開発と模擬自由行動中皮質脳波の計測

    日高慶太, 片山統裕, 石川大晃, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体・生理工学シンポジウム論文集(CD-ROM)   27th   2012年

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  • バーチャルリアリティ実験系におけるマウスの移動運動と脳波の計測

    片山統裕, 日高慶太, 石川大晃, 辛島彰洋, 中尾光之

    計測自動制御学会システム・情報部門学術講演会講演論文集(CD-ROM)   2012   2012年

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  • 没入型視覚ディスプレイ環境におけるマウスの行動と脳波の解析

    片山統裕, 日高慶太, 石川大晃, 辛島彰洋, 中尾光之

    日本バーチャルリアリティ学会大会論文集(CD-ROM)   17th   2012年

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  • 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

    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   111 ( 314(MBE2011 57-64) )   7 - 11   2011年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2012099236

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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(&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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2012099235

  • ブラインド信号分離による胎児ベクトル心電図の推定

    鍋島裕司, 木村芳孝, 伊藤拓哉, 佐藤尚明, 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   111 ( 314(MBE2011 57-64) )   13 - 17   2011年11月

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    記述言語：日本語  

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  • 【睡眠と情報処理機構】睡眠中の情報処理機構と神経回路網の再編成 招待

    辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

    睡眠医療   4 ( 4 )   469 - 475   2011年1月

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  • 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   2011年

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  • 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   2011年

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  • 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   110 ( 294(MBE2010 35-54) )   11 - 14   2010年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2011101851

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2011101850

  • 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   110 ( 294(MBE2010 35-54) )   1 - 4   2010年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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<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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2011101849

  • 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   2010年

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  • 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

    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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 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

    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   109 ( 279(MBE2009 61-70) )   3 - 6   2009年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2010152580

  • ノンレム睡眠およびレム睡眠期の体性感覚応答

    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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2010152581

  • 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

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2010152586

  • 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

    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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本時間生物学会  

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  • 【睡眠と脳回路の可塑性】睡眠時の振動的神経活動とその機能 招待

    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

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  • 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

    感性福祉研究所年報   ( 10 )   15 - 20   2009年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：東北福祉大学感性福祉研究所  

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  • 体性感覚応答の睡眠-覚醒状態依存性

    稲田浩之, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    Program & Abstracts. 6th Congress of Asian Sleep Research Society, 34th Annual Meeting of Japanese Society of Sleep Research, 16th Annual Meeting of Japanese Society for Chronobiology Joint Congress 2009   2009年

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  • 聴性脳幹反応の潜時の徐波位相依存性

    辛島彰洋, 大久保博文, 片山統裕, 中尾光之

    生体・生理工学シンポジウム論文集   24th   2009年

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  • 自動制御マニピュレータを用いた細胞外電位の高空間分解能記録

    白石泰士, 片山統裕, 孫昊, 辛島彰洋, 中尾光之, 坂本一寛, 田中徹, 虫明元

    生体・生理工学シンポジウム論文集   24th   2009年

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  • 急性海馬CA3スライス内神経回路の準安定なダイナミクス

    高所晃一, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体・生理工学シンポジウム論文集   24th   2009年

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  • 睡眠・覚醒の神経制御機構の縮約カルテットモデル

    中尾光之, 辛島彰洋, 片山統裕

    Program & Abstracts. 6th Congress of Asian Sleep Research Society, 34th Annual Meeting of Japanese Society of Sleep Research, 16th Annual Meeting of Japanese Society for Chronobiology Joint Congress 2009   2009年

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2009175124

  • 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

    電気学会医用・生体工学研究会資料   MBE-08 ( 49-53.55-59.61-62 )   101 - 106   2008年10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 中枢ニューロン樹状突起におけるシグナル伝達系の時空間ダイナミクス

    片山統裕, BAO Jie, 中尾光之, 辛島彰洋, 坪川宏

    日本生体医工学会大会プログラム・論文集(CD-ROM)   47th   2008年

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  • 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

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    記述言語：英語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008171591

  • 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   107 ( 351(MBE2007 62-71) )   9 - 12   2007年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008171592

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008171590

  • 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

    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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 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

    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   107 ( 263(NC2007 33-54) )   75 - 80   2007年10月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 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

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    記述言語：英語   掲載種別：書評論文，書評，文献紹介等  

    DOI： 10.1007/s00018-007-6534-z

    Web of Science

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  • 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 )   27 - 32   2007年3月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：東北福祉大学感性福祉研究所  

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  • 【眠りの科学 動物モデルによる睡眠覚醒研究】睡眠-覚醒制御機構の生理学的モデル 招待

    辛島 彰洋, 中尾 光之

    医学のあゆみ   220 ( 4 )   303 - 307   2007年1月

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  • 細胞内空間における酵素分布の時空間ダイナミクス

    片山統裕, BAO Jie, 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)   46th   2007年

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  • 多重電極で記録された活動電位のブラインドデコンボリューションによる弁別法

    片山統裕, 高橋哲也, 菊池修, 久保貴嗣, 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)   46th   2007年

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  • 睡眠と脳機能

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    システム・情報部門学術講演会講演論文集   2007   2007年

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  • 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

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2007231030

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2007231031

  • 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   106 ( 79 )   19 - 24   2006年5月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 【夢と睡眠】レム睡眠中の海馬の機能 招待

    辛島 彰洋, 片山 統裕, 中尾 光之

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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：(株)メディカルレビュー社  

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  • Fluctuations and synchronizations of neural activities during sleep: Neural basis of possible sleep functions?

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

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

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    記述言語：英語   掲載種別：書評論文，書評，文献紹介等  

    DOI： 10.1111/j.1479-8425.2006.00206.x

    Scopus

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  • 多点記録多ニューロン活動信号のウェーブ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   2006年

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  • 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 )   2006年

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  • 結合振動子モデルの再同調過程の解析

    岡山大, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    時間生物学   12 ( 2 )   2006年

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  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2006069539

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2006069538

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2006032004

  • 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, Mitsuyuki NAKAO, Norihiro KATAYAMA, Akihiro KARASHIMA

    日本AEM学会誌 = Journal of the Japan Society of Applied Electromagnetics   13 ( 3 )   221 - 229   2005年9月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：日本AEM学会  

    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.

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    その他リンク： https://projects.repo.nii.ac.jp/?action=repository_uri&item_id=309961

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

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  • 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   104 ( 429(MBE2004 52-67) )   9 - 12   2004年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2005048896

  • 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

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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&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.

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2005048895

  • 海馬スライスにおける多点局所刺激に伴う発火パターンの変化

    菊池修, 片山統裕, 辛島彰洋, 中尾光之

    生体・生理工学シンポジウム論文集   19th   2004年

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  • 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

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    記述言語：英語   掲載種別：研究発表ペーパー・要旨（国際会議）  

    Web of Science

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  • 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, 山本光あき

    電子情報通信学会技術研究報告   103 ( 470(MBE2003 86-95) )   23 - 28   2003年

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

    CiNii Research

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2004126293

  • 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, 中尾光之, 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

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  • 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

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  • 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, 山本光あき, 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   101 ( 478(MBE2001 103-122) )   39 - 46   2001年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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.

    CiNii Research

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2002155400

  • 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, 中村和好, 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   24th   2001年

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  • 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

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  • ノンレム-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, 山本光あき, 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   100 ( 478(MBE2000 85-100) )   101 - 108   2000年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

    CiNii Research

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2001131287

  • 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, 山本光あき

    電子情報通信学会技術研究報告   100 ( 478(MBE2000 85-100) )   93 - 100   2000年11月

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    記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人電子情報通信学会  

    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。

    CiNii Research

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    その他リンク： http://search.jamas.or.jp/link/ui/2001127180

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講演・口頭発表等

  • 腕時計型ウェアラブルデバイスを用いた睡眠時呼吸測定システムの検討

    曲星潮, 森山諒大, 辛島彰洋

    令和7年東北地区若手研究者研究発表会  2025年3月 

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    開催年月日： 2025年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 日常的な睡眠評価を目指したリスト型ウェアラブルデバイスの開発とその性能評価

    長田真優, 村松友翔, 但馬康介, 丸尾容子, 辛島彰洋

    令和7年東北地区若手研究者研究発表会  2025年3月 

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    開催年月日： 2025年3月

    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • 利酒くんの開発

    岸奏吾, 丸尾容子, 辛島彰洋

    第2回KCみやぎ産学共同研究会  2024年11月 

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    開催年月日： 2024年11月

    記述言語：日本語   会議種別：公開講演，セミナー，チュートリアル，講習，講義等  

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  • Highly sensitive breath acetone detection in small volumes using a colorimetric reaction in a porous glass chip. 国際会議

    Y. Muramatsu, K. Tajima, M. Osada, A. Karashima, Y. Y. Maruo

    The 15th Asian Conference on Chemical Sensors  2024年11月 

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    開催年月日： 2024年11月

    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

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  • 多孔質ガラス中の比色反応を用いた高感度 アセトン検出法の研究

    村松友翔, 但馬康介, 長田真優, 辛島彰洋, 丸尾容子

    日本化学会秋季事業 第14回 CSJ化学フェスタ2024  2024年10月 

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    開催年月日： 2024年10月

    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • 多孔質ガラス中の比色反応を用いた高感度アセトン検出法の研究

    但馬康介, 村松友翔, 長田真優, 辛島彰洋, 丸尾容子

    大気環境学会北海道・東北支部第31回総会・研究発表会  2024年10月 

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    開催年月日： 2024年10月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 日常的な睡眠評価を目指したリスト型ウェアラブルデバイスの開発とその性能評価

    辛島彰洋, 安倍凜生, 曲星潮, 森山諒大, 長田真優

    日本睡眠学会第48回定期学術集会  2024年7月 

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    開催年月日： 2024年7月

    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • ウェアラブルデバイスを用いた睡眠時呼吸運動の測定

    曲星潮, 安倍凜生, 辛島彰洋

    日本睡眠学会第48回定期学術集会  2024年7月 

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    開催年月日： 2024年7月

    記述言語：日本語   会議種別：ポスター発表  

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  • 日常的な睡眠評価を目指したウェアラブルデバイスの開発

    辛島彰洋, 安倍凜生, 曲星潮

    電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会  2024年5月 

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    開催年月日： 2024年5月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 多孔体アセトン検出チップ及び小型測定器を用いた呼気アセトンの測定の研究Ⅲ

    村松友翔, 野田楓真, 永井拳介, 辛島彰洋, 丸尾容子

    電気化学会第91回大会  2024年3月 

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    開催年月日： 2024年3月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：愛知県名古屋市  

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  • 画像解析による多孔質アルデヒド検出チップの濃度変換方法の検討

    渡部一乃, 鈴木彩加, 辛島彰洋, 丸尾容子

    第30回北海道東北支部総会  2023年10月 

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    開催年月日： 2023年10月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：山形県山形市  

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  • 手首・腕部に装着した加速度センサを用いた呼吸測定における装着部位および睡眠状態の影響

    安倍凜生, 阿部栞奈, 曲星潮, 森山諒大, 長田真優, 辛島彰洋

    日本睡眠学会第45回定期学術集会・第30回日本時間生物学会学術大会合同大会  2023年9月 

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    開催年月日： 2023年9月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 多孔体アセトン検出チップ及び小型測定器を用いた呼気アセトンの測定の研究Ⅱ

    村松友翔, 野田楓真, 永井拳介, 辛島彰洋, 丸尾容子

    2023電気化学秋季大会  2023年9月 

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    開催年月日： 2023年9月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：福岡県福岡市  

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  • 睡眠状態に依存した呼吸ダイナミクスの計測・解析 招待

    辛島彰洋, 安倍凜生, 柳田琢杜

    計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2022  2022年8月 

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    開催年月日： 2022年8月

    記述言語：日本語   会議種別：シンポジウム・ワークショップ パネル（指名）  

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  • ウェアラブルデバイスを用いた呼吸測定方法の検討

    安倍凜生, 辛島彰洋

    2022年度電気関係学会東北支部連合大会  2022年8月 

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    開催年月日： 2022年8月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • ウェアラブルデバイスを用いた呼吸測定システムの作製

    安倍凜生, 栁田琢杜, 辛島彰洋

    日本睡眠学会第47回定期学術集会  2022年6月 

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    開催年月日： 2022年6月 - 2022年7月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 眠状態判定への応用を目指した睡眠時呼吸ダイナミクスの計測・解析

    辛島彰洋, 栁田琢杜, 庭滉詩郎, 安倍凜生

    日本睡眠学会第47回定期学術集会  2022年6月 

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    開催年月日： 2022年6月 - 2022年7月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 多孔質ガラスとニトロフェニルヒドラジン化合物を用いたアセトン検出チップの研究Ⅳ ―リアルタイム測定法の検討―

    渡部聡大, 及川拓巳, 伊藤幸大, 辛島彰洋, 丸尾容子

    電気化学会第89回大会  2022年3月 

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    開催年月日： 2022年3月

    記述言語：日本語  

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  • 加速度センサを用いた呼吸数モニタリングシステムの基礎的検討

    安倍凜生, 大堀萌奈, 辛島彰洋

    令和4年東北地区若手研究者研究発表会  2022年2月 

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    開催年月日： 2022年2月

    記述言語：日本語  

    開催地：オンライン  

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  • ウェアラブル磁気センサによる睡眠時呼吸リズムの計測

    辛島彰洋, 栁田琢杜

    第60回日本生体医工学会大会  2021年6月  日本生体医工学会

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    開催年月日： 2021年6月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：オンライン  

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  • 日中の眠気が聴覚の周波数特性に及ぼす影響

    辛島彰洋, 石塚隆太, 伊藤智, 関直哉, 鈴木幸也

    第59回日本生体医工学会大会  2020年5月 

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    開催年月日： 2020年5月

    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：オンライン開催  

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  • Influence of skilled reaching task on slow waves and sleep spindles in rats.

    A. Karashima, R. Tsukada, Y. Anzai, N. Katayama, M. Nakao

    WorldSleep 2019  2019年9月 

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  • 加速度・地磁気センサを用いたウェアラブル呼吸リズム測定器の作成

    辛島彰洋, 栁田琢杜, 佐川公平

    日本睡眠学会第44回定期学術集会  2019年6月 

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  • 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, 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MEとバイオサイバネティックス研究会  2020年10月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • ウェアラブルデバイスによる呼吸換気量測定の検討

    栁田琢杜, 今野 颯, 辛島彰洋

    2020年度電気関係学会東北支部連合大会  2020年8月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 睡眠および生理学的状態の網羅的特徴付けとその食事習慣との関連性

    鈴木圭介, チョイレク シワリー, 元池育子, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会  2021年10月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • ウェアラブルセンサによる睡眠時呼吸リズムの計測

    栁田琢杜, 庭滉詩郎, 辛島彰洋

    電子情報通信学会MEとバイオサイバネティックス研究会  2021年1月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 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 --

    S. Choilek, I. Motoike, T. Uchibayashi, A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会  2019年10月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • ウェアラブル磁気センサによる睡眠時呼吸リズムの計測

    辛島彰洋, 栁田琢杜

    第60回日本生体医工学会大会  2020年6月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 磁気センサを用いた呼吸数検出システムの開発

    栁田琢杜, 辛島彰洋

    電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会  2019年10月 

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    会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 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MEとバイオサイバネティックス研究会  2000年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • 動物用非侵襲的な睡眠-覚醒モニタリングおよび心電図測定システムの製作

    千葉渓也, 松﨑優子, 佐藤望美, 石垣大和, 辛島彰洋

    平成30年東北地区若手研究者発表会(仙台市)  2018年2月 

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    記述言語：日本語  

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  • 唾液および毛髪に含まれるストレスホルモン抽出法の検討

    小野翔太, 飛澤雄大, 外﨑龍之介, 辛島彰洋, 多田美香

    平成30年東北地区若手研究者発表会(仙台市)  2018年2月 

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    記述言語：日本語  

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  • Sleep-Wake State Dependence of Ca-permeable AMPA Receptor Expression in the Rat Cortex and Hippocampus.

    A. Karashima, Y. Masuda, A. Nakamura, H. Tsubokawa, N. Katayama, M. Nakao

    47th Annual Meeting of Society for Neuroscience (Washington DC)  2017年11月 

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    記述言語：英語   会議種別：ポスター発表  

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  • 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

    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「MEとバイオサイバネティクス研究会」 (仙台市)  2017年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • 大脳皮質および海馬における睡眠に依存したシナプスホメオスタシス

    辛島彰洋, 益田幸輝, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之

    「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム2017 (東京都)  2017年12月 

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    記述言語：日本語  

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  • ヒトiPS細胞由来中枢神経ネットワークに概日リズムを惹起させる為の基礎検討

    岡部美穂, 石橋勇人, 奥山夏輝, 松田直毅, 小田原あおい, 辛島彰洋, 鈴木郁郎

    平成30年東北地区若手研究者発表会(仙台市)  2018年2月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠-覚醒状態に依存した海馬神経回路におけるシナプスホメオスタシス

    辛島彰洋, 益田幸輝, 片山統裕, 坪川宏, 中尾光之

    日本睡眠学会第42回定期学術集会 (横浜市)  2017年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • Ratiometric optical fiber recording of intracellular ATP dynamics in the brain of living animals

    A. Natsubori T. Kodama A. Karashima M. Yamamoto N. Takaka K. F. Tanaka M. Honda

    Neuroscience 2017 (Chiba)  2017年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Sleep-Wake State-Dependent Synaptic Plasticity in the Hippocampus

    A. Karashima, Y. Masuda, N. Katayama, H. Tsubokawa, M. Nakao

    Neuroscience 2017 (Chiba)  2017年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • in vitroヒトiPSC由来中枢神経ネットワークに睡眠・覚醒リズムを惹起させる為の基礎検討

    岡部美穂, 松田直毅, 小田原あおい, 辛島彰洋, 鈴木郁郎

    電気学会電子・情報・システム部門大会  2017年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠覚醒に伴う大脳皮質の細胞内ATP動態の解明

    夏堀晃世, 辛島彰洋, 山本正道, 小島崇, 児玉亨, 正本和人, 高田則夫, 田中謙二, 本多真

    日本睡眠学会第43回定期学術集会(札幌市)  2018年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠に依存した聴覚の周波数特性の変化

    辛島彰洋, 石塚隆太, 伊藤智, 関直哉, 鈴木幸也, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第43回定期学術集会(札幌市)  2018年7月 

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  • Heart rate variability and respiration rate variability dynamics differentiate subjective sleep quality depending on selected life style

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

    生体医工学シンポジウム2018  2018年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • 短時間の断眠によるAMPA型グルタミン酸受容体の量への影響

    益田幸輝 辛島彰洋 中村有孝 片山統裕 中尾光之

    日本睡眠学会第41回定期学術集会 (東京都新宿区)  2016年7月 

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  • 運動トレーニング後の部分断眠がその後の技能向上に及ぼす影響

    辛島彰洋, 塚田僚, 安齋友花, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第41回定期学術集会 (東京都新宿区)  2016年7月 

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  • Interhemispheric Asymmetry of Sleep EEG Following Skilled Reaching Task in Rats.

    A. Karashima, R. Tsukada, Y. Anzai, N. Katayama, M. Nakao

    Neuroscience 2016 (Yokohama)  2016年7月 

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  • Effect of Sleep Deprivation on Expression of Ca-Permeable AMPA Receptors in Rat Cortex

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

    Neuroscience 2016 (Yokohama)  2016年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 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

    井ノ川広, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会「MEとバイオサイバネティクス研究会」 (仙台市)  2015年11月 

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  • 技能課題が睡眠時に観測される自発脳波に及ぼす影響

    塚田僚, 辛島彰洋, 安齋友花, 片山統裕, 中尾光之

    電子情報通信学会「MEとバイオサイバネティクス研究会」 (仙台市)  2015年11月 

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  • レバー操作行動学習のためのマウス用スパウトレバー装置の開発

    高橋優斗, 片山統裕, 吉田侑冬, 辛島彰洋, 中尾光之

    電子情報通信学会「MEとバイオサイバネティクス研究会」 (仙台市)  2015年11月 

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  • Comparison of Dual and Single Frequency Checkerboard Stimulation Performances for SSVEP-based BCI Application

    V. Rynik, A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    日本生体医工学専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会第53回研究会  2015年12月 

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  • Estimation of functional brain map of mice based on optical intrinsic imaging and independent component analysis

    Y. Yoshida, N. Katayama, D. Nakagawa, A. Karashima, M. Nakao

    Proceedings of Life Engineering Symposium 2015 (Iizuka)  2015年9月 

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  • 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その評価

    吉田侑人, 中川大輝, 辛島彰洋, 中尾光之, 片山統裕

    生体医工学シンポジウム2015 (岡山市)  2015年9月 

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  • Elevated sleep EEG power in delta band after skilled reaching task in rats

    A. Karashima, R. Tsukada, Y. Anzai, N. Katayama, M. Nakao

    第94回日本生理学会大会（浜松市）  2017年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • Effects of sleep on expression of Ca-permeable AMPA receptors in rat hippocampal CA1 region

    Y. Masuda, A. Karashima, N. Katayama, H. Tsubokawa, A. Nakamura, M. Nakao

    第94回日本生理学会大会（浜松市）  2017年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • 活動量と睡眠との関連解析

    元池育子, 池野直人, 小池敦, 辛島彰洋, 中尾光之

    平成２９年度ＣＯＩ東北拠点中核機関全体会議(仙台市)  2017年4月 

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    記述言語：日本語  

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  • 覚醒度と聴覚の周波数特性との関係

    石塚隆太, 齋藤洋利, 鈴木幸也, 関直哉, 辛島彰洋

    平成２９年東北地区若手研究者研究発表会  2017年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • 小動物用行動リズムモニタリングシステムおよび制限給餌器の製作

    佐藤望美, 石垣大和, 中嶋直人, 柴田明彦, 辛島彰洋

    平成29年東北地区若手研究者発表会(仙台市)  2017年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • 瞬目の検出と居眠り検知への応用

    斎藤洋利, 石塚隆太, 早坂有祐, 辛島彰洋

    平成29年東北地区若手研究者発表会(仙台市)  2017年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • Optical fiber recording of intracellular ATP dynamics in the brain of living mice

    A. Natsubori, T. Kodama, A. Karashima, M. Yamamoto, N. Takata, K. F. Tanaka, M. Honda

    第94回日本生理学会大会（浜松市）  2017年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • Sleep-Wake Dependent Changes in Synaptic AMPA Receptor Plasticity in Rat Cortex

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

    European Sleep Research Society 2016 Congress (Italy Bologna)  2016年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • Sleep-Wake State Dependent Reorganization of Cortical Excitatory Circuits

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

    計測自動制御学会 ライフエンジニアリング部門シンポジウム2016 (大阪市)  2016年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • Association between physical activity and sleep efficiency

    I. Motoike A. Koike A. Karashima M. Nakao

    第54回日本生物物理学会年会(つくば市)  2016年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • レム睡眠期における海馬θ波と外側膝状体PGO 波の同期現象

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

    日本睡眠学会第25回定期学術集会  2000年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • Effect of sleep on auditory evoked potential. 国際会議

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

    The 36th Congress of the International Union of Physiological Sciences  2009年7月 

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    記述言語：英語  

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  • 聴性脳幹反応の潜時の徐波位相依存性

    辛島彰洋, 大久保博文, 片山統裕, 中尾光之

    第24回生体・生理工学シンポジウム  2009年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • Role of P wave in amygdala and hippocampal theta synchronization during REM sleep in rats. 国際会議

    A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    The 6th Congress of Asian Sleep Research Society  2009年10月 

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    記述言語：英語  

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  • Effect of pontine wave on hippocampal and amygdala theta synchronization during REM sleep. 国際会議

    A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    20th Congress of the European Sleep Research Society  2010年9月 

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    記述言語：英語  

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  • レム睡眠時の振動性脳活動とその機能 招待

    辛島彰洋,片山統裕,中尾光之

    第50回日本生体医工学会大会  2011年4月 

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    記述言語：日本語  

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  • Pontine-wave associated synchronization between hippocampal and amygdala theta waves: a physiological process for sleep-dependent memory processing. 招待 国際会議

    A. Karashima

    Worldsleep2011  2011年10月 

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    記述言語：英語  

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  • 脳幹広範囲調節系ニューロンが意思決定行動を調節する機序の解明を目指して

    辛島彰洋

    第15回実験社会科学カンファレンス  2011年12月 

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    記述言語：日本語  

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  • Effect of NREM and REM sleep on somatosensory evoked potentials in rat

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

    第87回日本生理学会大会  2010年5月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠－覚醒制御機構の数理モデル 招待

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第35回定期学術集会  2010年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 意思決定に関わる扁桃体の神経機構 招待

    辛島彰洋

    2011年度第2回意思決定班ワークショップ  2011年12月 

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    記述言語：日本語  

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  • レム睡眠期の情動記憶の固定における海馬・扁桃体シータ波の役割 招待

    辛島彰洋

    日本睡眠学会第37回定期学術集会  2012年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • Ca2+ -permeable AMPA receptors are decreased during sleep

    A. Karashima, S. Harada, N. Katayama, M. Nakao

    第35回日本神経科学大会  2012年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • 体性感覚野応答の睡眠-覚醒状態依存的変化

    辛島彰洋, 稲田浩之, 片山統裕, 中尾光之

    第45回東北生理談話会  2013年 

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    記述言語：日本語  

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  • 聴覚刺激により誘起されるPGO 波と海馬θ波の同期的関係

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

    日本睡眠学会第26回定期学術集会  2001年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • 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

    第24回日本神経科学大会  2001年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • Temporal relationships between hippocampal theta waves and isolated and cluster PGO waves

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

    第25回日本神経科学大会  2002年7月 

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    記述言語：日本語  

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

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

    第27回日本神経科学大会  2004年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • Accelerations of hippocampal theta wave associated with pontine wave occurrence during REM sleep in rats. 国際会議

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

    Annual Meeting of Society for Neuroscience 2004  2004年10月 

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    記述言語：英語  

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  • 橋背外側被蓋野の神経活動と海馬θ波の時間関係

    辛島彰洋, 中尾光之, 片山統裕, 小山純正

    第82回日本生理学会大会  2005年5月 

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    記述言語：日本語  

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  • Theta phase-dependent responsiveness of elicited ponto-geniculo-occipital waves during paradoxical sleep in cats. 国際会議

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

    Annual Meeting of Society for Neuroscience 2002  2002年11月 

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    記述言語：英語  

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  • Pontine phasic activity is phase-locked to hippocampal theta wave during REM sleep in rats. 国際会議

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

    World Sleep 2003  2003年6月 

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    記述言語：英語  

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  • 逆説睡眠期に観測されるラットP波頻度と海馬θ波周波数との時間関係

    辛島彰洋, 中尾光之, 本多和樹, 中村和浩, 片山統裕, 山本光璋

    日本睡眠学会第28回定期学術集会  2003年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • 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

    第26回日本神経科学大会  2003年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 外側被蓋野神経活動前後に見られる海馬θ波の加速・増幅現象

    辛島彰洋, 小山純正, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第30回定期学術集会  2005年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • Acceleration of theta rhythm associated with neuronal activity in the laterodorsal tegmental nucleus

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

    第28回日本神経科学大会  2005年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Firing of putative cholinergic neurons in the laterodorsal tegmental nucleus is related to the hippocampal theta wave. 国際会議

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

    Annual Meeting of Society for Neuroscience 2005  2005年11月 

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    記述言語：英語  

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  • レム睡眠時に観測される脳活動の発生機序とその機能 招待

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    シンポジウム「生命の基本を司る本能的脳機構」  2006年1月 

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    記述言語：日本語  

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  • Model and actual neuronal activities during transition from NREM to REM sleep. 国際会議

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

    World Sleep 2007  2007年9月 

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    記述言語：英語  

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  • Synchronization of theta activity in hippocampus and amygdala during REM sleep

    A. Karashima, M. Hayashi, M. Shimazaki, N. Katayama, M. Nakao

    Neuro2007  2007年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • Brainstem control of the EEG during REM sleep 招待

    A. Karashima, Y. Koyama, N. Iwasaki, O. Kikuchi, M. Shimazaki, N. Katayama, M. Nakao

    Neuro2006  2006年6月 

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    記述言語：英語  

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  • 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

    電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会  2006年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠-覚醒機構の数理モデル

    辛島彰洋, 小山純正, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第31回定期学術集会  2006年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • Temporal relationship between phasic activity in the brainstem and theta rhythmic activity in the amygdala and hippocampus during REM sleep in rats

    A. Karashima, M. Hayashi, N. Iwasaki, M. Shimazaki, N. KATAYAMA, M. Nakao

    第84回日本生理学大会  2007年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • ウェアラブルセンサを用いた睡眠時呼吸モニタリングシステムの開発

    安倍凜生,阿部栞奈,辛島彰洋

    令和5年東北地区若手研究者研究発表会  2023年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • 睡眠時における手首・腕部呼吸運動の測定

    安倍凜生,長田真優,曲星潮,森山諒大,辛島彰洋

    令和6年東北地区若手研究者研究発表会  2024年3月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：福島県郡山市  

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  • 多孔体アセトン検出チップ及び小型測定器を用いた呼気アセトン測定の研究

    村松友翔,渡部聡大,佐野史歩,辛島彰洋,丸尾容子

    2023年電気化学会第90回大会  2023年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • ウェアラブル加速度センサを利用した睡眠時呼吸計測システムの作製

    安倍凜生, 辛島彰洋

    電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会  2023年5月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

    開催地：長野県長野市  

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  • 光学的手法による呼気アセトン濃度リアルタイム測定システムの検討

    辛島彰洋, 渡部聡大, 佐野史歩, 及川拓巳, 村松友翔, 丸尾容子

    電子情報通信学会 MEとバイオサイバネティックス研究会  2023年6月 

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    記述言語：日本語   会議種別：口頭発表（一般）  

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  • レム睡眠期におけるPGO 波の出現頻度と海馬θ波パワーの関係

    辛島彰洋, 中村和浩, 高橋和巳, 渡辺美香, 山本光璋, 中尾光之, 片山統裕

    第33回日本ME 学会東北支部大会  1999年 

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    記述言語：日本語  

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  • Synchronization of amygdala and hippocampal theta rhythm during REM sleep in rats. 国際会議

    A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    Annual Meeting of Society for Neuroscience 2008  2008年11月 

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    記述言語：英語  

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  • Functional implications of sleep-specific neural activities in memory processing and synaptic maintenance. 招待 国際会議

    A. Karashima, T. Kuroishi, N. Katayama, M. Nakao

    35th Annual International Conference of the IEEE EMBS  2013年7月 

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    記述言語：英語  

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  • 睡眠-覚醒状態に依存した大脳皮質シナプス可塑性

    辛島彰洋, 中村有孝, 原田真伍, 片山統裕, 中尾光之

    日本生体医工学会第48回生体信号計測解釈研究会  2013年12月 

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    記述言語：日本語  

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  • 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

    第53回日本生体医工学会大会  2014年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠-覚醒状態に依存した興奮性シナプス結合の可塑的変化

    辛島彰洋, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第39回定期学術集会  2014年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • The hippocampus and brainstem were activated during REM sleep in fear-conditioned rats

    A. Karashima, T. Kuroishi, N. Katayama, M. Nakao

    第90回日本生理学会大会  2013年3月 

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    記述言語：日本語  

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  • 行動課題遂行中および睡眠中の動物からの神経活動の記録 招待

    辛島彰洋

    2012年度第2回意思決定班ワークショップ  2013年5月 

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    記述言語：日本語  

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  • 居眠り運転の警告音に関する研究

    辛島彰洋, 向田寛美, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第38回定期学術集会  2013年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • State-dependencies of auditory evoked potentials during NREM sleep disclose their neurophysiological origins. 国際会議

    A. Karashima, N. Katayama, M. Nakao

    22nd Congress of the European Sleep Research Society  2014年9月 

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    記述言語：英語  

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  • Sleep-wake state-dependent changes in expression of Ca2+-permeable AMPA receptors in adolescent rat barrel cortex

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

    第37回日本神経科学大会  2014年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠-覚醒状態に依存した神経可塑性のメカニズム

    辛島彰洋, 中村有孝, 片山統裕, 中尾光之

    第46回東北生理談話会  2014年10月 

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    記述言語：日本語  

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  • 経頭蓋フラビン蛍光イメージング法によるマウス大脳皮質自発活動の睡眠状態依存性解析

    片山統裕, 中川大輝, 吉田侑冬, 辛島彰洋

    日本睡眠学会第40回定期学術集会 (宇都宮市)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠状態に依存した大脳皮質神経回路の再編成

    辛島彰洋, 稲田浩之, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第40会定期学術集会 (宇都宮市)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 運動技能課題後に観測される使用依存的なノンレム睡眠時徐波パワーの増大とその神経基盤

    辛島彰洋

    日本睡眠学会第40会定期学術集会 (宇都宮市)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Transcranial green-reflected-light macro imaging of spontaneous cortical activities in unanesthetized mice

    Y. Yoshida, N. Katayama, D. Nakagawa, A. Karashima, M. Nakao

    Neuroscience 2015 (Kobe)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Behavior and brain activity of a mouse in the virtual environment

    N. Katayama, T. Araya, Y. Yoshida, D. Nakagawa, A. Karashima, M. Nakao

    The 3rd RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer (Sendai)  2015年2月 

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    記述言語：日本語  

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  • 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

    第54回生体医工学会大会 (名古屋市)  2015年5月 

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    記述言語：日本語  

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  • 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

    第54回生体医工学会大会 (名古屋市)  2015年5月 

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    記述言語：日本語  

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  • 運動技能課題直後に観測される使用依存的な睡眠時デルタ波パワーの増大

    塚田僚, 安齋友花, 辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第40回定期学術集会 (宇都宮市)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Effect of somatosensory feedback on behavior of mouse in the virtual reality environment

    N. Katayama, T. Araya, Y. Yoshida, A. Karashima, M. Nakao

    Neuroscience 2015 (Kobe)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Computer simulations of distance selective recruitment of myelinated nerve fibers in central nervous system by electrical stimulation

    A. Sato, N. Katayama, A. Ueno, A. Karashima, M. Nakao

    Neuroscience 2015 (Kobe)  2015年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • 睡眠と脳機能 招待

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    計測自動制御学会システム・報部門学術講演会2007  2007年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • スパイク相関解析法を用いた縫線核局所神経回路の研究

    辛島彰洋, 嶋崎統彦, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第33回定期学術集会  2008年6月 

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    記述言語：日本語  

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  • Long-term sensory deprivation causes local change in slow wave activity during NREM sleep

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

    第31回日本神経科学大会  2008年7月 

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    記述言語：日本語  

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  • Evolution of Sleep and Memory 招待

    A. Karashima

    JAFoS事前検討会2008  2008年9月 

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    記述言語：日本語  

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  • レム睡眠期に海馬・扁桃体で観測されるθ波の同期現象

    辛島彰洋, 片山統裕, 中尾光之

    日本睡眠学会第32回定期学術集会  2007年11月 

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    記述言語：日本語  

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  • Enhancement of synchronization between hippocampal and amygdala theta waves associated with pontine wave density. 国際会議

    A. Karashima

    1st ASRS Summit and Symposium of Asia Oceania Sleep research and Sleep Medicine  2009年10月 

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    記述言語：英語  

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産業財産権

  • 睡眠状態推定装置及び睡眠状態推定方法

    重藤和英, 中尾光之, 辛島彰洋

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    出願人：トヨタ自動車株式会社

    出願番号：特願2013-239900  出願日：2013年11月

    公開番号：特開2015-97713  公開日：2015年5月

    特許番号/登録番号：特許6121886  登録日：2017年4月 

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受賞

  • 電子情報通信学会東北支部学生優秀発表賞

    2024年3月   電子情報通信学会東北支部   睡眠時における手首・腕部呼吸運動の測定

    安倍凜生,長田真優,曲星潮,森山諒大,辛島彰洋

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  • 電子情報通信学会東北支部学生優秀発表賞

    2024年3月   電子情報通信学会東北支部   睡眠時における手首・腕部呼吸運動の測定

    安倍 凛生

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    受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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  • 電気学会優秀論文賞

    2023年4月   電気学会   ウェアラブルデバイスを用いた呼吸測定方法の検討

    安倍凜生, 辛島彰洋

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  • 石田實記念財団研究奨励賞

    2022年12月   石田實記念財団   睡眠モニタリングシステムの開発

    辛島彰洋

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  • 石田實記念財団 研究奨励賞

    2022年12月   石田實記念財団   睡眠モニタリングシステムの開発

    辛島彰洋

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  • 情報処理学会東北支部奨励賞

    2021年6月   情報処理学会東北支部   ウェアラブルデバイスによる呼吸換気量測定の検討

    栁田琢杜, 今野颯, 辛島彰洋

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  • 情報処理学会東北支部奨励賞

    2021年6月   情報処理学会東北支部   ウェアラブルデバイスによる呼吸換気量測定の検討

    栁田琢杜, 辛島彰洋

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    受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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  • 第30回トーキン財団奨励賞

    2020年3月   公益財団法人 トーキン科学技術振興財団  

    辛島彰洋

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  • 令和元年度トーキン科学技術振興財団 トーキン財団奨励賞

    2020年3月   トーキン科学技術振興財団   睡眠計測技術の開発

    辛島彰洋

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  • 日本睡眠学会第40回定期学術集会 ベストプレゼンテーション賞

    2015年7月   日本睡眠学会  

    辛島彰洋, 稲田浩之, 片山統裕, 中尾光之

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  • 佐川喜一賞

    2013年3月   日本生理学会  

    A. Karashima, T. Kuroishi, N. Katayama, M. Nakao

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  • 第90回日本生理学会大会佐川喜一賞

    2013年3月   日本生理学会   Elevated sleep EEG power in delta band after skilled reaching task in rats.

    A Karashima, R Tsukada, Y Anzai, N. Katayama, M. Nakao

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    受賞区分：国内学会・会議・シンポジウム等の賞 

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  • 第8回日本睡眠学会研究奨励賞

    2003年6月   日本睡眠学会  

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

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 生体ガス測定デバイスを用いた新しい睡眠評価手法の開発

    研究課題/領域番号：25K16035  2025年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    辛島 彰洋

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    配分額：4550000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：1050000円 ）

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  • 健康管理への応用を目指した生体ガス簡易計測用多孔体光学センサの開発

    研究課題/領域番号：22K04742  2022年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    丸尾 容子, 辛島 彰洋

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：3900000円 （ 直接経費：3000000円 、 間接経費：900000円 ）

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  • 共同研究

    2021年11月 - 2024年3月

    小野薬品工業株式会社  共同研究 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：産学連携による資金

    配分額：2300000円

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  • 睡眠ステージ判定への応用を目指した睡眠時呼吸制御システムの解明

    研究課題/領域番号：21K12811  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    辛島 彰洋

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    担当区分：研究代表者 

    配分額：4030000円 （ 直接経費：3100000円 、 間接経費：930000円 ）

    睡眠の質が下がると認知機能や免疫機能などさまざまな身体機能が低下することから、日常的に睡眠状態を把握することは重要と考えられている。呼吸は、脳波や心電図等の睡眠ステージの判定に一般的に利用される生体信号と比較して簡便に測定できることから、簡易睡眠ステージ判定に利用しようとする試みがいくつか報告されている。しかしながら、睡眠時の呼吸ダイナミクスには個人差があり判定精度を上げることは難しい。
    本研究では、これまであまり調べられてこなかった寝室の二酸化炭素濃度上昇による睡眠時呼吸ダイナミクスおよび睡眠そのものへの影響に注目しているが、今年度は、ヒトを対象として寝室の二酸化炭素濃度と被験者の生体信号を同時に測定する睡眠実験を行った。
    まず、寝室の二酸化炭素濃度を測定するための測定器を製作した。市販されているいくつかの二酸化炭素センサの性能を調べたところ、ELT SENSOR社から販売されているNDIR（非分散型赤外線式）型のセンサが高精度で長時間安定に二酸化炭素を記録できることが確認できた。そこで、このセンサとマイコン(M5Stack)と組み合わせて測定器を製作した。
    次に、製作した装置を用いて睡眠時に寝室の二酸化炭素測定を行った。さらに被験者に脳波、眼電図、呼吸、活動量を測定するためにセンサを装着していただき各生体信号測定を測定した。測定後、脳波および眼電図より睡眠ステージ判定を、呼吸信号から呼吸周期を、また活動量から睡眠効率を求めた。以上が初年度に実施したことであり現在は、睡眠に関連したパラメータと二酸化炭素濃度との時間関係を詳細に調べている。

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  • 共同研究

    2020年6月 - 2024年10月

    株式会社ダイセル  共同研究 

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    担当区分：研究代表者  資金種別：産学連携による資金

    配分額：3150000円

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  • 睡眠覚醒リズムを惹起したヒトiPS細胞由来中枢神経ネットワークの薬効評価系の構築

    研究課題/領域番号：17K20111  2017年6月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)  挑戦的研究(萌芽)

    鈴木 郁郎, 辛島 彰洋

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    配分額：6500000円 （ 直接経費：5000000円 、 間接経費：1500000円 ）

    ヒトiPS細胞由来ドーパミンニューロンへの24時間周期のセロトニン投与で、同期バースト発火頻度が24時間周期で変動する自発活動リズムを惹起できることがわかった。ヒトiPS細胞由来グルタミン酸ニューロン（GABAニューロンも含む）への1Hzの電気刺激(LFS)で、電気刺激後にネットワークの結合強度が減衰するLTD様の現象が誘発されることがわかった。Neuromodulatorや電気刺激によって、ヒトiPS細胞由来ニューロンに睡眠・覚醒状態を惹起させる方法は、睡眠中の徐波のメカニズム研究や生体現象を模倣した睡眠覚醒状態依存的なin vitro薬効評価に応用することができると考えられる。

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  • 周期的制限給餌が睡眠・覚醒に及ぼす影響とその神経基盤

    研究課題/領域番号：17K00932  2017年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    辛島 彰洋

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    配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

    2020年度にはこれまで作成してきた自動制限給餌器や生体信号測定装置(小型脳波計や呼吸信号測定器)を利用した動物実験を実施した。長期間の睡眠リズムの測定に成功し、現在は測定データの解析を実施している。
    さらに、2020度はヒトを対象とした睡眠測定も実施した。一般的にヒトを対象とした睡眠測定は、電極装着等の準備の段階において密閉された狭い測定室で実験者と被験者が接触する必要があり、現在のコロナ禍でその実施は困難である。そこで、我々は、被験者の自宅において被験者自身に測定を行っていただく簡易睡眠測定を実施することにした。その測定に必要な手法を、これまでの動物実験で試行錯誤してきた簡易脳波測定や呼吸測定の手法を応用して開発している。例えば、2020年度には呼吸測定ができるウェアラブルデバイスを作製した。この測定器では、睡眠時はもちろん覚醒時にも安定に呼吸を測定することに成功した。現在は、数日から数か月以上にわたる長期間測定したデータの解析を実施している。また、機械学習を用いて脳波や眼電図をはじめとする睡眠時に観測される生体信号から睡眠状態を自動的に判定するアルゴリズムの開発も現在進行形である。本研究では被験者の食事のタイミングも記録しており、生体信号との関係性を詳しく調べる予定である。
    以上の研究を通じて、本研究の目的である食事と睡眠・生体リズムとの関係、特に朝食が睡眠にどのような影響を与えるのかを明らかにしていきたい。

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  • 脳神経回路維持の基盤となる睡眠依存性のシナプス可塑性

    研究課題/領域番号：26507001  2014年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    辛島 彰洋

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    配分額：4940000円 （ 直接経費：3800000円 、 間接経費：1140000円 ）

    本研究では、以下に記すように、睡眠-覚醒状態に依存したシナプス結合の可塑的変化が大脳皮質と海馬で観測されことを示し、そのメカニズムに迫ることができた。
    大脳皮質では、体性感覚野スライス標本を用いたin vitroパッチクランプ実験と、体性感覚応答を覚醒時と睡眠時で比較するin vivo実験を行った。覚醒時にシナプス結合が増強し、睡眠中には減弱していることを示す結果が得られた。さらに、感覚遮断実験により、覚醒時の増強が経験依存的である可能性を示した。大脳皮質と同様に海馬CA1領域でも、in vitro実験も行い、覚醒時にシナプス結合が増強していることやその増強が経験依存的である可能性を示した。

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  • 大脳皮質神経回路の再編成における睡眠の役割

    研究課題/領域番号：23700464  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    辛島 彰洋, 中尾 光之, 片山 統裕

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    配分額：3770000円 （ 直接経費：2900000円 、 間接経費：870000円 ）

    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。

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  • 脳幹の広範囲調節系ニューロンが意思決定を調節するメカニズムの解明

    研究課題/領域番号：23011001  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    辛島 彰洋

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    配分額：2800000円 （ 直接経費：2800000円 ）

    意思決定には、広範囲の脳部位のニューロンが関与していることが明らかになっている。大脳皮質前頭葉には報酬予測に関連したニューロンが存在し、意思決定に重要な役割を果たしている。大脳皮質のニューロンは、脳幹に存在する広範囲調節系から直接または間接的に調節を受けている。広範囲調節系の一つであるアセチルコリンニューロンは、脚橋被蓋核や背外側被蓋核に固まって存在し、視床を介して前頭葉を始めとする大脳皮質全体の活動を調節している。したがって、アセチルコリンニューロンは、意思決定のような高次機能の調節に関与している可能性があるが、これを調べた報告はほとんどなかった。本研究では、アセチルコリンニューロンが大脳皮質の活動をどのように調節しているのかを明らかにすることが、意思決定を調節する神経機構の解明につながると考え、研究を続けてきた。具体的には、動物実験により、脳幹のアセチルコリンニューロン活動を計測し、大脳皮質活動への影響を調べた。アセチルコリンニューロンは、覚醒時だけでなくレム睡眠時にも活発に活動する。本研究では、安定した神経活動記録が可能なレム睡眠時に記録されたデータを解析し、大脳皮質の活動(フィールドポテンシャル)との時間関係を調べた。その結果、アセチルコリンニューロンが発火すると、その直後にガンマ波帯域の脳波の振幅が一過性に増大することを見出した。また、バースト発火をした時にこの増大が特に顕著に見られることも分かった。ガンマ波は、大脳皮質が活発に活動しているときに観測されることから、上記の結果は、アセチルコリンニューロンのバースト発火により大脳皮質の活動が一過性に高まることを示唆している。最近、断眠(徹夜)により眠気が強まると、報酬予測・損失評価が変化してハイリスクの選択をするようになることが明らかにされたが、本研究の成果はこのメカニズムの理解につながると期待される。

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  • 意思決定に関わる脳神経機構の解明-セロトニンの役割-

    研究課題/領域番号：21012001  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 特定領域研究  特定領域研究

    辛島 彰洋

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    配分額：2000000円 （ 直接経費：2000000円 ）

    セロトニンが意思決定を調節する重要な神経伝達物質の一つであることがヒト・動物を対象とした実験で明らかとなってきている。本研究は、動物実験において、セロトニンが意思決定をどのように調節しているかを調べることにより、意思決定にかかわる脳神経機構を明らかにすることが目的である。特に、意思決定に重要な役割を果たしている扁桃体をセロトニンがどのように制御するのか解明することを目指している。
    本年度はまず初年度に行った研究の成果をまとめた。その成果とは、この研究の基礎である扁桃体の神経活動を記録するシステムを開発し、無麻酔無拘束下の動物から扁桃体活動を記録したというものである。神経活動の記録は、覚醒時だけではなく睡眠時にも行った。扁桃体と密接に神経結合し、一部の機能を共有している海馬の神経活動も同時に計測し、扁桃体活動と海馬活動の時間関係を調べた。その結果、扁桃体θ波が嫌悪な情動が発現した時だけでなくレム睡眠期にも発生していること、レム睡眠期のθ波が海馬θ波と高い確率で同期していることを確認した。さらに、2つ部位の活動を同期させるメカニズムを明らかにするために、海馬と扁桃体両方にdirect/indirectな興奮性投射をしている橋の青斑下核を破壊し、両θ波への影響を調べた。その結果、破壊によって両部位のθ波の周波数が減少することやθ波間の同期性が弱まることを見出した。以上の結果をまとめ、本年度(2010年5月)発行のJournal of Neurophysiology誌に掲載されるに至った。さらに本年は、(1)海馬や扁桃体の活動にニューロンレベルで同期性があるかどうか明らかにするために、海馬や扁桃体にシリコン製のテトロード電極を刺入しニューロン活動を同時計測する実験、(2)意思決定における海馬・扁桃体θ波の同期性の役割の解明を目指し、動物を用いた行動実験をそれぞれ行った。

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  • 情動記憶に関わる扁桃体-海馬相互調節機構の解明

    研究課題/領域番号：20700346  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究(B)  若手研究(B)

    辛島 彰洋, 片山 統裕

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    配分額：2990000円 （ 直接経費：2300000円 、 間接経費：690000円 ）

    記憶の中枢である海馬および情動に関わる扁桃体において脳活動を同時計測し、2つの部位の活動の時間関係を調べた。情動性の記憶を整理・想起していると考えられているレム睡眠期において、海馬・扁桃体両部位でθ波と呼ばれる周期性の活動が発生すること、さらに、この2つのθ波が高い確率で同期していることを見出した。また、2つの部位のθ波の同期性を、海馬と扁桃体両方に直接および間接的な興奮性投射をしている橋の青斑下核が調節していることも見出した。海馬・扁桃体θ波は共に学習・記憶過程に関与していることから、本研究の成果はレム睡眠の記憶機能の理解に役立つと考えられる。

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  • 睡眠・覚醒時のヒスタミンニューロンが示す活動変化の制御メカニズムの解明

    研究課題/領域番号：20500288  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    高橋 和巳, 小山 純正, 辛島 彰洋

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    担当区分：連携研究者 

    配分額：4680000円 （ 直接経費：3600000円 、 間接経費：1080000円 ）

    睡眠・覚醒中のマウスの脳内から、睡眠・覚醒の各状態の発現に重要な役割を果たすとされている種々のニューロン群の活動を記録した。状態の移行期においてそれらの活動がどのような順序で変化するかを調べた結果、覚醒時に活動するニューロンの活動変化が睡眠時に活動するニューロンの活動変化よりも早く起きていることが明らかになった。睡眠の開始においては、睡眠中枢から覚醒系ニューロン群への抑制ではなく、覚醒系ニューロン群の脱促通の連鎖が最初の重要なステップであると考えられた。

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  • 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

    研究課題/領域番号：19500256  2007年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    片山 統裕, 辛島 彰洋, 中尾 光之

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：4420000円 （ 直接経費：3400000円 、 間接経費：1020000円 ）

    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.

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  • レム睡眠を制御する橋神経活動の多チャンネル計測と解析

    研究課題/領域番号：17605001  2005年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    辛島 彰洋, 片山 統裕

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    配分額：3740000円 （ 直接経費：3500000円 、 間接経費：240000円 ）

    睡眠-覚醒リズムは、延髄・橋・中脳といった脳幹ならびに視床下部に点在する「睡眠調節ニューロン群」により作られるという考えが多くの睡眠研究者により共有されている。これらの部位を破壊もしくは刺激すると睡眠-覚醒リズムが乱れること、これらの部位に睡眠-覚醒の状態ごとに発火パターンを変えるニューロンが多数存在することがその根拠であるが、睡眠調節ニューロン群間の相互作用については未だ不明な点が多い。
    本研究では、この相互作用を明らかにするためにまず「動物を用いた電気生理実験」を行った。特に、睡眠調節ニューロン群の一つである縫線核に存在するセロトニンニューロンと非セロトニンニューロン間の相互作用を詳細に調べた。その結果、セロトニンニューロンは今まで知られていたような縫線核外のニューロンからだけではなく近傍のニューロンからも興奮性、抑制性入力を受けていることを示す結果が得られた。
    さらに、現在知られている睡眠調節ニューロン群間の相互作用に関する知見が十分かどうかを調べるために、最新の知見を組み込んだ「睡眠-覚醒サイクル制御機構の数理モデル」を作成し、計算機シミュレーション実験を行った。このモデルが動物やヒトの睡眠-覚醒サイクルを忠実に再現できること、すなわち我々が作成したモデルが現実的であることを示唆する結果が得られた。またこのモデルを用いて睡眠障害の一つであるナルコレプシー患者に診られる情動脱力発作のシミュレーションに成功し、そのメカニズムを示唆することに成功した。

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  • 振動子モデルに基づくサーカディアンリズムの制御

    研究課題/領域番号：15560372  2003年 - 2004年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    中尾 光之, 片山 統裕, 辛島 彰洋, 山本 光璋

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    担当区分：研究分担者 

    配分額：3100000円 （ 直接経費：3100000円 ）

    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。

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担当授業科目

  • 電気回路Ⅱ及び同演習 専任

    2023年前期

  • 生体情報工学特論 専任

    2023年前期

  • 電気電子工学研修Ⅱ

    2023年前期

  • 電気電子工学セミナー

    2023年前期

  • 電気回路Ⅰ及び同演習

    2023年後期

  • 電気電子工学実験Ⅲ

    2023年後期

  • 電気電子工学研修Ⅰ

    2023年後期

  • 電気電子工学研修Ⅲ

    2023年後期

  • 生体情報工学特論 専任

    2021年後期

  • 電気電子工学実験Ⅲ 兼担

    2021年後期

  • 電気回路Ⅰ及び同演習 専任

    2021年後期

  • 電気回路Ⅱ及び同演習 専任

    2021年前期

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担当経験のある科目（授業）

  • 情報工学入門

    2018年10月 - 2022年9月 機関名：宮城教育大学

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  • 生体情報工学特論

    2015年10月 - 現在 機関名：東北工業大学

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  • 電気回路Ⅰ及び同演習

    2015年4月 - 現在 機関名：東北工業大学

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  • 電気電子工学実験Ⅲ

    2015年4月 - 現在 機関名：東北工業大学

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  • 電気回路Ⅱ及び同演習

    2015年4月 - 現在 機関名：東北工業大学

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社会貢献活動

  • WWL事業 第２回みらい東北高校生 プレサミット

    役割：助言･指導

    2025年3月

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    対象： 高校生

    種別：施設一般公開

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  • 出前授業（岩手県立一関第一高等学校・附属中学校）

    役割：講師

    2024年12月

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    対象： 中学生,　高校生

    種別：出前授業

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  • tbcラジオ「わいわいさーくる」

    役割：出演

    tbcラジオ  わいわいさーくる  2024年3月

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    対象： 社会人・一般

    種別：テレビ・ラジオ番組

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  • WWL事業 みらい東北高校生 プレサミット

    役割：講師

    仙台城南高等学校  2024年3月

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    対象： 高校生

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  • 出前授業 (仙台城南高校)

    役割：講師

    2023年10月

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    対象： 高校生

    種別：出前授業

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  • 夢ナビライブ2021 「眠りを工学的に解き明かす」

    役割：講師

    2021年9月

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    対象： 高校生

    種別：出前授業

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  • 出前授業（宮城県立仙台三桜高校）

    役割：講師

    2015年10月

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    対象： 高校生

    種別：出前授業

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