2026/10/25 更新

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ヒラタ ユタカ
平田 豊
HIRATA Yutaka
所属
AI&データサイエンスイノベーション共創センター 特任教授
職名
特任教授
外部リンク

学位

  • 博士(工学) ( 1995年3月   豊橋技術科学大学 )

  • 修士(工学) ( 1992年3月   豊橋技術科学大学 )

  • 学士(工学) ( 1990年3月   豊橋技術科学大学 )

研究キーワード

  • Biomedical Engineering and Systems Neuroscience

  • 生体情報工学・システム神経科学

研究分野

  • ライフサイエンス / 生体材料学

  • ライフサイエンス / 神経科学一般

  • ライフサイエンス / 生体医工学

  • 情報通信 / 知能情報学

経歴(researchmap)

  • 中部大学   AI数理データサイエンスセンター   センター長

    2023年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 中部大学   理工学部AIロボティクス学科   教授

    2023年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 中部大学   AI数理データサイエンスセンター   運営委員

    2022年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • Ohio University   Dept. Biological Sciences, College of Arts and Sciences   Robert Glliden Visiting Professor

    2018年8月 - 2018年9月

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    国名:アメリカ合衆国

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  • 名古屋大学   未来社会創造機構   客員教授

    2014年9月 - 2023年3月

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  • 中部大学工学部   ロボット理工学科   教授

    2014年4月 - 現在

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  • 中部大学   工学部ロボット理工学科   教授

    2014年4月 - 現在

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    国名:日本国

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  • 理化学研究所   脳科学総合研究所   客員研究員

    2007年4月 - 2012年3月

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  • 中部大学工学部   情報工学科   教授

    2004年4月 - 2016年3月

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  • 中部大学   工学部電子情報工学科   助教授

    2003年4月 - 2004年3月

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    国名:日本国

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  • 中部大学   工学部電子工学科   講師

    2000年4月 - 2003年3月

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    国名:日本国

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  • 科学技術振興事業団   研究員・ポスドク   若手在外長期研究員

    1998年4月 - 2000年3月

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    国名:アメリカ合衆国

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  • ワシントン大学医学部   耳鼻咽喉科   リサーチアソシエート

    1997年10月 - 2000年3月

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    国名:アメリカ合衆国

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  • 新技術事業団科学技術   研究員・ポスドク   特別研究員

    1995年4月 - 1997年9月

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  • 宇宙開発事業団   研究員・ポスドク   招聘研究員

    1995年4月 - 1997年9月

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経歴

  • 新潟大学   AI&データサイエンスイノベーション共創センター   特任教授

    2026年10月 - 現在

  • 新潟大学   研究力強化推進本部   特任教授

    2026年9月

学歴

  • 豊橋技術科学大学   工学研究科   システム情報工学

    1992年4月 - 1995年3月

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    国名: 日本国

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  • 豊橋技術科学大学   工学研究科   電気電子工学専攻

    1990年4月 - 1992年3月

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    国名: 日本国

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  • 豊橋技術科学大学   工学部   電気・電子工学

    1988年4月 - 1990年3月

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    国名: 日本国

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所属学協会

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委員歴

  • 日本学術振興会科学研究費委員会専門委員   専門委員  

    2020年12月 - 2023年10月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本学術振興会科学研究費委員会専門委員  

    2020年12月 - 2023年10月   

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  • 日本学術振興会科学研究費補助金基盤研究S審査意見書作成委員   審査意見書作成委員  

    2019年4月 - 2020年1月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本学術振興会科学研究費補助金基盤研究S審査意見書作成委員  

    2019年4月 - 2020年1月   

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  • 電子情報通信学会   ニューロコンピューティング研究専門委員会委員長  

    2018年4月 - 現在   

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  • 電子情報通信学会   ニューロコンピューティング研究専門委員会副委員長  

    2017年4月 - 2018年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 電子情報通信学会   和文論文誌D編集委員  

    2014年5月 - 2018年4月   

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  • 名古屋大学未来社会創造機構   客員教授  

    2014年4月 - 2023年3月   

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  • 科学技術振興機構   国際科学技術共同研究推進事業(戦略的国際共同研究プログラム)査読委員  

    2014年4月 - 2015年3月   

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  • 科学技術振興機構   研究シーズ探索プログラム平成23年度外部評価委員  

    2011年4月 - 2012年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 春日井市高蔵寺中学校校区児童生徒健全育成連絡協議会   顧問  

    2011年4月 - 2012年3月   

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  • 日本神経回路学会   論文誌編集委員  

    2010年4月 - 2012年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本学術振興会   特別研究員等審査会専門委員及び国際事業委員会書面審査委員  

    2010年4月 - 2011年3月   

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  • 春日井市立高蔵寺中学校   PTA会長  

    2009年4月 - 2011年3月   

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  • 春日井市高蔵寺中学校校区児童生徒健全育成連絡協議会   会長  

    2009年4月 - 2011年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 科学技術振興機構   研究シーズ探索プログラム平成21年度外部評価委員  

    2009年4月 - 2010年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 電子情報通信学会   東海支部学生会世話役  

    2002年4月 - 2018年3月   

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論文

  • Cross‐modal predictive oculomotor control: visually acquired prediction transfers to vestibular‐driven eye movements

    Toshimi Yamanaka, Yutaka Hirata

    The Journal of Physiology   604 ( 3 )   1353 - 1372   2025年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    Abstract

    Predictive motor control enables animals to compensate for sensorimotor delays and perform timely movements in dynamic environments. Although event timing prediction has been widely investigated in visually and auditorily evoked behaviours, its presence in the vestibular‐motor system remains unclear. Moreover the extent to which predictive learning generalizes across sensory modalities is poorly understood. Recent studies in goldfish have demonstrated that the optokinetic response (OKR), a visually evoked reflexive eye movement, can transition into a predictive mode (pOKR) following exposure to periodic visual motion stimuli. In natural conditions the OKR operates alongside the vestibulo‐ocular reflex (VOR) during head motion to achieve stable vision. Although the VOR rapidly counteracts head movement incompletely, the OKR reduces residual retinal image slip. Notably both reflexive eye movements share neural substrates in the cerebellum and brainstem, which have been demonstrated essential for pOKR acquisition. Here we hypothesized that the VOR could also acquire predictive control, and that predictive ability acquired through visual training as pOKR might transfer to the VOR. Using goldfish we found that periodic vestibular stimulation alone does not induce predictive VOR. However following pOKR acquisition through visual training the VOR evoked solely by vestibular stimulation exhibited predictive behaviour. These findings provide the first evidence that visually acquired predictive control can cross‐modally transfer to the vestibular‐motor system, which itself does not develop prediction through vestibular stimulation alone, highlighting the central role of cerebellar and brainstem circuits in integrating multimodal sensory inputs for adaptive predictive oculomotor behaviour. image

    Key points

    Predictive motor control compensates for sensorimotor delays by anticipating periodic events, yet its mechanisms have been studied mostly in visual and auditory systems, leaving vestibular‐motor or cross‐modal prediction largely unexplored.

    The vestibulo‐ocular reflex (VOR) and optokinetic response (OKR), which stabilize vision during head motion in the light, share common brainstem and cerebellar circuits.

    Predictive OKR (pOKR) emerges after repeated exposure to periodic visual motion, enabling eye movements to decelerate prior to stimulus direction changes.

    Our results show that although periodic vestibular stimulation alone fails to induce predictive VOR, visual training that establishes pOKR enables predictive features to emerge in VOR—demonstrating for the first time, cross‐modal transfer of predictive motor control.

    These findings reveal a novel form of cross‐modal predictive motor learning and underscore the cerebellar–brainstem circuit's role in integrating multisensory experiences for adaptive motor function.

    DOI: 10.1113/jp289697

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    その他リンク: https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/full-xml/10.1113/JP289697

  • Horizontal, vertical, and torsional optokinetic responses and their adaptations in fish 査読 国際誌

    Tadokoro, S., Miki, S., Yamanaka, T., Hirata, Y.

    133   965 - 986   2025年3月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Detection of human drowsiness by the vestibulo-ocular reflex compensating for heartbeat-induced head perturbations 査読 国際誌

    Yamanaka, T., Hirata, Y.

    Scientific Reports   14   23737   2024年10月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nature  

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  • Learning capabilities to resolve tilt-translation ambiguity in goldfish 査読 国際誌

    Tadokoro, S., Shinji, Y., Yamanaka, T., Hirata, Y.

    Frontiers in Neurology   15   1304496   2024年5月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Frontiers  

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  • Artificial cerebellum on FPGA: Realistic real-time cerebellar spiking neural network model capable of real-world adaptive motor control 査読 国際誌

    Shinji, Y., Okuno, H., Hirata, Y.

    Frontiers in Neuroscience   18 ( 1220908 )   1 - 17   2024年4月

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    担当区分:最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fnins.2024.1220908

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  • Human estimates of descending objects' motion are more accurate than those of ascending objects regardless of gravity information 査読 国際誌

    Journal of Vision   24 ( 3 )   1 - 15   2024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)  

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  • Emerging order of anomalous eye movements with progressive drowsiness 査読

    Umemoto, S, Hirata, Y

    Journal of Vision   Vol.23 ( No.1 )   2023年1月

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  • Temporal changes in accommodative responses to periodic visual motion 査読

    Umemoto, S, Hirata, Y

    Vision Research   Vol.191   2021年11月

  • The influence of stimulus and behavioral histories on predictive control of smooth pursuit eye movements 査読

    Miyamoto, T, Hirata, Y, Katoh, A, Miura, K, Ono, S

    Scientific Reports   Vol.11   2021年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41598-021-01733-1

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  • Cerebellar roles in frequency competitive motor learning of the vestibulo-ocular reflex 査読

    Soga, J, Matsuyama, M, Miura, H, Highstein, S, Baker, R, Hirata, Y

    Neurosicence   Vol.462   205 - 219   2021年5月

  • Effects of smooth pursuit and second-order stimuli on visual motion prediction 査読

    Miyamoto, T, Numasawa, K, Hirata, Y, Katoh, A, Miura, K, Ono, S

    Physiological Rerpots   9 ( 9 )   1 - 13   2021年5月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.14814/phy2.14833

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  • Velocity storage mechanism drives a cerebellar clock for predictive eye velocity control 査読 国際誌

    Shuntaro Miki, Kohei Urase, Robert Baker, Yutaka Hirata

    Scientific Reports   10 ( 1 )   6944 - 6944   2020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: 10.1038/s41598-020-63641-0

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  • Vestibulo-ocular reflex characteristics during unidirectional translational whole-body vibration without head restriction 査読 国際誌

    Tomoko Sugawara, Hiroyuki Sakai, Yutaka Hirata

    Ergonomics   63 ( 1 )   91 - 100   2020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)  

    DOI: 10.1080/00140139.2019.1683616

    Web of Science

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  • Lightweight convolutional neural network for image processing method for gaze estimation and eye movement event detection 査読

    Joshua Emoto, Yutaka Hirata

    IPSJ Transactions on Bioinformatics   13   7 - 15   2020年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.2197/ipsjtbio.13.7

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  • Cerebellar role in predictive control of eye velocity initiation and termination 査読 国際誌

    Shuntaro Miki, Robert Baker, Yutaka Hirata

    Journal of Neuroscience   38 ( 48 )   10371 - 10383   2018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)  

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1375-18.2018

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  • Realization of Direction Selective Motor Learning in the Artificial Cerebellum: Simulation on the Vestibuloocular Reflex Adaptation<sup>∗</sup> 査読 国際誌

    Shogo Takatori, Keiichiro Inagaki, Yutaka Hirata

    Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS   2018-July   5077 - 5080   2018年10月

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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.2018.8513225

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  • Computational Theory Underlying Acute Vestibulo-ocular Reflex Motor Learning with Cerebellar Long-Term Depression and Long-Term Potentiation 査読 国際誌

    Keiichiro Inagaki, Yutaka Hirata

    Cerebellum   16 ( 4 )   827 - 839   2017年8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/s12311-017-0857-6

    Web of Science

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  • Medaka and zebrafish contactin1 mutants as a model for understanding neural circuits for motor coordination 査読 国際誌

    Miki Takeuchi, Chikako Inoue, Akiko Goshima, Yusuke Nagao, Koichi Shimizu, Hiroki Miyamoto, Takashi Shimizu, Hisashi Hashimoto, Shigenobu Yonemura, Atsuo Kawahara, Yutaka Hirata, Masayuki Yoshida, Masahiko Hibi

    Genes to Cells   22 ( 8 )   723 - 741   2017年8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/gtc.12509

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  • Evaluation of teaching signals for motor control in the cerebellum during real-world robot application 査読 国際誌

    Ruben Dario Pinzon Morales, Yutaka Hirata

    Brain Sciences   6 ( 4 )   2016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: 10.3390/brainsci6040062

    Web of Science

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  • Bihemispheric cerebellar spiking network model to simulate acute VOR motor learning 査読

    Keiichiro Inagaki, Yutaka Hirata

    Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)   9950 LNCS   252 - 258   2016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: 10.1007/978-3-319-46681-1_31

    Web of Science

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  • A realistic bi-hemispheric model of the cerebellum uncovers the purpose of the abundant granule cells during motor control 査読 国際誌

    Ruben Dario Pinzon-Morales, Yutaka Hirata

    Frontiers in Neural Circuits   9 ( May )   18 - 18   2015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)  

    DOI: 10.3389/fncir.2015.00018

    Web of Science

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  • A bi-hemispheric neuronal network model of the cerebellum with spontaneous climbing fiber firing produces asymmetrical motor learning during robot control 査読 国際誌

    Ruben Dario Pinzon-Morales, Yutaka Hirata

    Frontiers in Neural Circuits   8   131 - 131   2014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)  

    DOI: 10.3389/fncir.2014.00131

    Web of Science

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  • A portable stand-alone bi-hemispherical neuronal network model of the cerebellum for adaptive robot control 査読

    Ruben Dario Pinzon-Morales, Yutaka Hirata

    2014 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, IEEE ROBIO 2014   1148 - 1151   2014年4月

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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/ROBIO.2014.7090487

    Web of Science

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  • Relationship between driver’s attention and micro-saccadic eye movements 査読

    Takeshi Enya, Masaru Kakizaki, Shuntaro Miki, Takashi Hirayama, Yutaka Hirata

    FISITA 2014 World Automotive Congress - Proceedings   2014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)  

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  • Microsaccades generated during car driving 査読 国際誌

    Shuntaro Miki, Yutaka Hirata

    Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS   2013   2148 - 2151   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.2013.6609959

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  • Detection of reduced arousal by saccadic eye movements 査読

    Hideki Wakui, Yutaka Hirata

    Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering   51 ( 6 )   328 - 341   2013年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Sleepiness and its portent visible in the eyes 査読

    Yutaka Hirata

    Neuro-Ophthalmology Japan   30 ( 3 )   280 - 283   2013年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Cerebellar-inspired bi-hemispheric neural network for adaptive control of an unstable robot 査読

    Ruben Dario Pinzon-Morales, Yutaka Hirata

    ISSNIP Biosignals and Biorobotics Conference, BRC   276 - 279   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/BRC.2013.6487536

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  • Influence of mouth guards on autonomic nervous system activities: A quantitative study of pupillary flash responses 査読

    Jun ichi Ishida, Yoshiro Wada, Yuichiro Imai, Yutaka Hirata, Masayuki Yamashita, Tadaaki Kirita

    Oral Science International   9 ( 2 )   38 - 42   2012年11月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/S1348-8643(12)00026-2

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  • Direct causality between single-purkinje cell activities and motor learning revealed by a cerebellum-machine interface utilizing VOR adaptation paradigm 査読 国際誌

    Yutaka Hirata, Kazuma Katagiri, Yoshiyuki Tanaka

    Cerebellum   11 ( 2 )   455 - 456   2012年6月

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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: 10.1007/s12311-012-0385-3

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  • Cerebellum-machine interface to understand cerebellar roles in motor learning 査読

    Yutaka Hirata

    6th International Conference on Soft Computing and Intelligent Systems, and 13th International Symposium on Advanced Intelligence Systems, SCIS/ISIS 2012   1162 - 1165   2012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)  

    DOI: 10.1109/SCIS-ISIS.2012.6505405

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  • A model-based theory on the signal transformation for microsaccade generation 査読 国際誌

    Keiichiro Inagaki, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Neural Networks   24 ( 9 )   990 - 997   2011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)  

    DOI: 10.1016/j.neunet.2011.06.007

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  • Reprint of: Simulation Platform: A cloud-based online simulation environment 査読

    Tadashi Yamazaki, Hidetoshi Ikeno, Yoshihiro Okumura, Shunji Satoh, Yoshimi Kamiyama, Yutaka Hirata, Keiichiro Inagaki, Akito Ishihara, Takayuki Kannon, Shiro Usui

    Neural Networks   24 ( 9 )   927 - 932   2011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)  

    DOI: 10.1016/j.neunet.2011.08.007

    Web of Science

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  • Simulation Platform: A cloud-based online simulation environment 査読

    Tadashi Yamazaki, Hidetoshi Ikeno, Yoshihiro Okumura, Shunji Satoh, Yoshimi Kamiyama, Yutaka Hirata, Keiichiro Inagaki, Akito Ishihara, Takayuki Kannon, Shiro Usui

    Neural Networks   24 ( 7 )   693 - 698   2011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: 10.1016/j.neunet.2011.06.010

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  • 小脳スパイクニューロンネットワークモデルによる周波数選択的VOR運動学習メカニズムの解析

    稲垣 圭一郎, 小林 誠一, 平田 豊

    電子情報通信学会論文誌D: 情報・システム   94 ( 5 )   919 - 928   2011年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

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  • Effect of gravity on learning and memory of prism adaptation 査読

    Takafumi Kashima, Yoshiro Wada, Takuo Inui, Yutaka Hirata

    Proceedings of the Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS   3568 - 3572   2011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)  

    DOI: 10.1109/IEMBS.2011.6090595

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  • Detect the imperceptible drowsiness 査読

    Tetsuro Shirakata, Koji Tanida, Junpei Nishiyama, Yutaka Hirata

    SAE International Journal of Passenger Cars - Electronic and Electrical Systems   3 ( 1 )   98 - 108   2010年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.4271/2010-01-0746

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  • Adaptive control of 2-wheeled balancing robot by cerebellar neuronal network model 査読 国際誌

    Yoshiyuki Tanaka, Yohei Ohata, Tomohiro Kawamoto, Yutaka Hirata

    2010 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBC'10   2010   1589 - 1592   2010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.2010.5626673

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  • Detect the imperceptible drowsiness 査読

    Tetsuro Shirakata, Koji Tanida, Junpei Nishiyama, Yutaka Hirata

    SAE Technical Papers   98 - 108   2010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)  

    DOI: 10.4271/2010-01-0746

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  • Prediction of drowsiness by the Vestibulo-Ocular Reflex 査読

    Junpei Nishiyama, Shinichi Kinoshita, Yutaka Hirata

    Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering   48 ( 1 )   1 - 10   2010年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Real-time measurement of cycloduction movement based on fast ellipse detection 査読

    Yuusuke Sakashita, Hironobu Fujiyoshi, Yutaka Hirata, Hisanori Takamaru, Naoki Fukaya

    Electronics and Communications in Japan   92 ( 11 )   9 - 18   2009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)  

    DOI: 10.1002/ecj.10150

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  • A next generation modeling environment PLATO: Platform for collaborative brain system modeling 査読

    Shiro Usui, Keiichiro Inagaki, Takayuki Kannon, Yoshimi Kamiyama, Shunji Satoh, Nilton L. Kamiji, Yutaka Hirata, Akito Ishihara, Hayaru Shouno

    Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)   5863 LNCS ( PART 1 )   84 - 90   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: 10.1007/978-3-642-10677-4_9

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  • Detection and prediction of drowsiness by reflexive eye movements 査読 国際誌

    Yutaka Hirata, Junpei Nishiyama, Shinichi Kinoshita

    Proceedings of the 31st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society: Engineering the Future of Biomedicine, EMBC 2009   2009   4015 - 4018   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.2009.5333504

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  • Characterization of iris pattern stretches and application to the measurement of roll axis eye movements 査読 国際誌

    Junpei Nishiyama, Tsutomu Hashimoto, Yusuke Sakashita, Hironobu Fuiiyoshi, Yutaka Hirata

    Proceedings of the 30th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, EMBS'08 - "Personalized Healthcare through Technology"   2008   4949 - 4952   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)  

    DOI: 10.1109/IEMBS.2008.4650324

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  • Computer simulation of vestibuloocular reflex motor learning using a realistic cerebellar cortical neuronal network model 査読

    Kayichiro Inagaki, Yutaka Hirata, Pablo M. Blazquez, Stephen M. Highstein

    Lecture Notes in Computer Science (including subseries Lecture Notes in Artificial Intelligence and Lecture Notes in Bioinformatics)   4984 LNCS ( PART 1 )   902 - 912   2008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)  

    DOI: 10.1007/978-3-540-69158-7_93

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  • The pupil as a possible premonitor of drowsiness. 査読 国際誌

    Junpei Nishiyama, Koji Tanida, Masashi Kusumi, Yutaka Hirata

    Conference proceedings : ... Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Annual Conference   2007   1586 - 9   2007年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Prediction of drowsiness based on an objective measure is demanded in machine and vehicle operations in which human errors may cause fatal accidents. Currently we focused on the pupil of the eye which is controlled by the autonomic nervous system, and easily observable non-invasively from the outside of the body. We employed uneventful driving simulation to induce drowsiness of human subjects, and an anti-saccade task to evaluate their cognitive and motor performance. First we confirmed that pupil diameter fluctuates with large amplitude at low frequencies when the subject is aware of his/her drowsiness as reported previously. During this period, the latency of anti-saccade initiation was elongated and varied. We then found that prior to this fluctuation, pupil diameter decreases gradually in most subjects, and they were not aware of sleepiness during this period. We conclude that this monotonic gradual miosis can be a reliable premonitor of drowsiness.

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  • Real-time measurement system of cycloduction movement based on fast ellipse detection 査読

    Yuusuke Sakashita, Hironobu Fujiyoshi, Yutaka Hirata, Hisanori Takamaru, Naoki Fukaya

    IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems   127 ( 4 )   2007年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • The pupil as a possible premonitor of drowsiness 査読

    Junpei Nishiyama, Koji Tanida, Masashi Kusumi, Yutaka Hirata

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   1586 - 1589   2007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)  

    DOI: 10.1109/IEMBS.2007.4352608

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  • The pupil as a possible premonitor of drowsiness 査読

    Junpei Nishiyama, Koji Tanida, Masashi Kusumi, Yutaka Hirata

    2007 ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOLS 1-16   1586 - +   2007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.2007.4352608

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  • Mechanism of frequency selectivity in VOR motor learning: Frequency channel or waveform learning? 査読

    Akimasa Yoshikawa, Yutaka Hirata

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   6217 - 6220   2006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.2006.260163

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  • A realistic model of VOR motor learning with spiking cerebellar cortical neuronal network 査読

    Kayichirou Inagaki, Yutaka Hirata

    2006 International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communications, ISPACS'06   915 - 918   2006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)  

    DOI: 10.1109/ISPACS.2006.364790

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  • 動的視覚安定化の脳内情報処理

    平田 豊

    日本神経回路学会誌 = The Brain & neural networks   11 ( 4 )   176 - 192   2004年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Japanese Neural Network Society  

    The vestibuloocular reflex (VOR) stabilizes visual image on the retina during head movements. The VOR is under adaptive control in which cerebellum is intimately involved. The VOR research in neuroscience can be divided into 4 different mutually related categories: 1) identification of the neuronal circuitry, 2) identification of the neuronal locus responsible for the motor learning, 3) mechanisms of synaptic and nonsynaptic plasticities at the learning and memory site(s), 4) computational algorithms. This article reviews these aspects in the VOR research, clarifying different mechanisms for the short and long term, and high and low gain VOR motor learning.

    DOI: 10.3902/jnns.11.176

    CiNii Article

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  • The vestibulo-ocular reflex as a model system for motor learning: What is the role of the cerebellum? 国際誌

    Pablo M. Blazquez, Yutaka Hirata, Stephen M. Highstein

    Cerebellum   3 ( 3 )   188 - 192   2004年

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  • Capacity of the horizontal vestibuloocular reflex motor learning in goldfish 査読

    A. Yoshikawa, M. Yoshida, Y. Hirata

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   26 I   478 - 481   2004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)  

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  • Comparative physiology of postnatal developments of cardiopulmonary reflex. 査読

    Shunji Nagaoka, Yukiko Bito, Rie Sakuma, Hiroko Nomura, Tadayoshi Hata, Junpei Nishiyama, Yutaka Hirata

    Biological sciences in space = Uchū seibutsu kagaku   17 ( 3 )   265 - 266   2003年10月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Capacity of vertical VOR adaptation in squirrel monkey 査読

    Y. Hirata, J. M. Lockard, S. M. Highstein

    Journal of Neurophysiology   88 ( 6 )   3194 - 3207   2002年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1152/jn.00698.2001

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  • 視覚における瞳孔の機能と網膜像の情報量

    平田 豊, 山地 一禎, 堺 浩之, 臼井 支朗

    電子情報通信学会論文誌D-II: 情報・システムII-パターン処理   85 ( 4 )   659 - 667   2002年4月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

    瞳孔が眼球光学系の空間周波数特性と密接な関係にあることに着目し,外界の画像と眼球光学系の特性によって決まる網膜像の質と瞳孔の,大きさの関係を検討した.即ち,網膜像情報量なる評価量を定義することにより網膜像の質を定量化し,種々の条件下で瞳孔の大きさと網膜像情報量の関係を検討した.ヒト瞳孔は,外界画像が自然画像の場合,各輝度レベルにおいて網膜像情報量の意味で網膜像の質を最良とするよう制御されていた.一方,外界画像が自然画像でない場合や眼球光学系の特性ならびに視細胞配列と瞳孔径との関係が実際とは異なる場合には,瞳孔は必ずしも網膜像の質を最良にはしなかった.このことは,視覚における瞳孔の機能が網膜像の質の最適化にあることを示唆し,瞳孔径の調節が外界画像ならびに眼のハードウェア的制約のもとに獲得されたことを示唆した

    CiNii Article

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  • Evaluation of the autonomic nervous activity during parabolic flight by pupillary flash response 査読

    Kazutsuna Yamaji, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Electronics and Communications in Japan, Part III: Fundamental Electronic Science (English translation of Denshi Tsushin Gakkai Ronbunshi)   85 ( 11 )   56 - 64   2002年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1002/ecjc.10054

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  • Plasticity of the vertical VOR: A system identification approach to localizing the adaptive sites 査読 国際誌

    Yutaka Hirata, Stephen M. Highstein

    Annals of the New York Academy of Sciences   978   480 - 495   2002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: 10.1111/j.1749-6632.2002.tb07589.x

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  • Analysis of cerebellar flocculus Purkinje cell firing patterns during visual-vestibular interactions before and in the process of VOR motor learning 査読

    Y. Hirata, P. G. Blazquez, Y. Tasaki, I. Tanaka, S. M. Highstein

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   1   238 - 239   2002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)  

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  • Influence of the eye refraction on the luminance-pupil diameter relationship 査読

    Hiroyuki Sakai, Takayuki Kannon, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Journal of Vision   2 ( 10 )   2002年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1167/2.10.39

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  • Models of cerebellar function: Discussion 査読

    Stephen G. Lisberger, Lance M. Optican, Mike Mauk, Ron Kettner, Kenji Yamamoto, Yutaka Hirata, José Delgado-García, Curtis Bell, Christopher Yeo, Robert McCrae, Stephen M. Highstein, Thomas Thach, John Stahl

    Annals of the New York Academy of Sciences   978   496 - 502   2002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)  

    DOI: 10.1111/j.1749-6632.2002.tb07590.x

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  • 瞳孔フラッシュ応答によるパラボリックフライト中の自律神経活動の評価 査読

    山地一禎, 平田豊, 臼井支朗

    電子情報通信学会論文誌.D-II, 情報・システム, II-パターン処理   J84-D-II ( 1 )   188 - 195   2001年1月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:一般社団法人電子情報通信学会  

    重力変化により生じる自律神経活動の変調を調べることは, 宇宙医学における重要な課題の一つである.本論文では, 航空機のパラボリックフライトにより実現される過重力, 微小重力状態における自律神経活動を評価した結果について報告する.自律神経活動の評価にあたっては, これまでに我々が提案した, 瞳孔による非侵襲的なモニタ法を採用した.この方法は, 交感, 副交感神経活動の独立な評価を, 簡便な実験並びにデータ処理により可能とするものである.実験では, まず, 実験プロトコルがよりシンプルな副交感神経活動のみを評価する実験を行い, この実験を通して安定したデータが取得できることを確認した後に, 両神経活動を同時評価する実験を行った.被験者は, 前者の実験が3名, 後者が1名の男性である.両実験データを評価した結果, 副交感神経活動に関しては, 過重力では3名中1名の被験者で抑制, 微小重力ではすべての被験者が抑制していたことが示唆された.一方, 交感神経活動に関しては, 過重力では変化がなく, 微小重力ではわずかに亢(こう)進していたことを示す結果を得た.

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  • A Method for Monitoring Autonomic Nervous Activity by Pupillary Flash Response 査読

    Kazutsuna Yamaji, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Systems and Computers in Japan   31 ( 4 )   22 - 31   2000年4月

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  • Analysis of the discharge pattern of floccular Purkinje cells in relation to vertical head and eye movement in the squirrel monkey 査読

    Y. Hirata, S. M. Highstein

    Progress in Brain Research   124   223 - 233   2000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)  

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  • Modeling of primate optokinetic and vestibulo-ocular systems based on single unit recording of cerebellar flocculus Purkinje cell activity 査読

    Y. Hirata, S. Highstein

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   1   403   1999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)  

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  • Pupil as a possible monitor of the autonomic nervous system 査読

    Kazutsuna Yamaji, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   6   2777 - 2781   1997年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • INTERLEUKIN-6 RECEPTOR AND SIGNALS 査読

    T TAGA, M HIBI, M MURAKAMI, M SAITO, H YAWATA, M NARAZAKI, Y HIRATA, T SUGITA, K YASUKAWA, T HIRANO, T KISHIMOTO

    CHEMICAL IMMUNOLOGY   51   181 - 204   1992年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:KARGER  

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  • CHARACTERIZATION OF IL-6 RECEPTOR EXPRESSION BY MONOCLONAL AND POLYCLONAL ANTIBODIES 査読

    Y HIRATA, T TAGA, M HIBI, N NAKANO, T HIRANO, T KISHIMOTO

    JOURNAL OF IMMUNOLOGY   143 ( 9 )   2900 - 2906   1989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)   出版者・発行元:AMER ASSOC IMMUNOLOGISTS  

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  • INTERLEUKIN-6 TRIGGERS THE ASSOCIATION OF ITS RECEPTOR WITH A POSSIBLE SIGNAL TRANSDUCER, GP130 査読

    T TAGA, M HIBI, Y HIRATA, K YAMASAKI, K YASUKAWA, T MATSUDA, T HIRANO, T KISHIMOTO

    CELL   58 ( 3 )   573 - 581   1989年8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:CELL PRESS  

    DOI: 10.1016/0092-8674(89)90438-8

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  • INTERLEUKIN-6 RECEPTOR AND A UNIQUE MECHANISM OF ITS SIGNAL TRANSDUCTION 査読

    T TAGA, M HIBI, Y HIRATA, H YAWATA, S NATSUKA, K YASUKAWA, T TOTSUKA, K YAMASAKI, T HIRANO, T KISHIMOTO

    COLD SPRING HARBOR SYMPOSIA ON QUANTITATIVE BIOLOGY   54   713 - 722   1989年

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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:COLD SPRING HARBOR LAB PRESS  

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  • INTERLEUKIN-6 RECEPTOR AND A UNIQUE MECHANISM OF ITS SIGNAL TRANSDUCTION 査読

    T TAGA, M HIBI, Y HIRATA, H YAWATA, S NATSUKA, K YASUKAWA, T TOTSUKA, K YAMASAKI, T HIRANO, T KISHIMOTO

    IMMUNOLOGICAL RECOGNITION, PTS 1 AND 2   54   713 - 722   1989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)   出版者・発行元:COLD SPRING HARBOR LABORATORY PRESS  

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  • INTERLEUKIN-6 AND ITS RECEPTOR IN IMMUNE REGULATION 査読

    T KISHIMOTO, T TAGA, T MATSUDA, M HIBI, S SUEMATSU, B TANG, H YAWATA, Y HIRATA, K YAMASAKI, T HIRANO

    PROGRESS IN IMMUNOLOGY, VOL 7   633 - 640   1989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)   出版者・発行元:SPRINGER-VERLAG BERLIN  

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書籍等出版物

  • 理工学の創造力 飯吉厚夫と語る「生物の脳から宇宙を語る」

    飯吉厚夫, 澤本光男, 津田一郎, 中西友子, 平田 豊著, 岩間優希編( 担当: 共著)

    風媒社  2024年4月 

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    担当ページ:141-173   記述言語:日本語 著書種別:一般書・啓蒙書

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  • Roles of cerebellum-brainstem loops in predictive optokinetic eye velocity control in fish, mice, and humans.

    Hirata, Y( 担当: 単著)

    Springer  2021年11月 

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  • Functional Organization of Cerebellar Feed-Back Loops and Plasticity of Influences on Vestibular Function, In Reference Module in Neuroscience and Biobehavioral Psychology

    Blazquez, P, Hirata, Y, Pastor, A

    Elsevier  2020年6月 

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  • Bihemispheric Cerebellar Spiking Network Model to Simulate Acute VOR Motor Learning.

    Inagaki K, Hirata Y

    Springer, Cham  2016年 

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  • 新インターユニバーシティ ディジタル信号処理

    岩田彰編著, 平田 豊, 稲垣圭一郎, 石原彰人, 板井陽俊

    オーム社  2013年 

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  • A Next Generation Modeling Environment PLATO: Platform for Collaborative Brain System Modeling

    Usui, S, Inagaki, K, Kannon, T, Kamiyama, Y, Satoh, S, Kamiji, N, Hirata, Y, Ishihara, A, Shouno, H

    Springer-Verlag Berlin Heidelberg  2009年 

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  • Computer Simulation of Vestibuloocular Reflex Motor Learning Using a Realistic Cerebellar Cortical Neuronal Network Model.

    Inagaki, K, Hirata, Y, Blazquez, PM, Highstein, SM

    Springer, Berlin  2007年 

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  • Localizing sites for plasticity in the vestibular system. System identification approach.

    Green, AM, Hirata, Y, Galiana, HL, Highstein, SM

    Springer Verlag  2004年3月 

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  • Plasticity of the vertical VOR: a system identification approach to localizing the adaptive sites.

    Annals of the New York Academy of Sciences  2002年 

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  • Analysis of the Discharge Pattern of Floccular Purkinje Cells in Relation to Vertical Head and Eye Movement in the Squirrel Monkey.

    Hirata, Y, Highstein, SM( 担当: 共著 ,  範囲: In Progress in Brain Research. Cerebellar Modules. Molecules, Morphology, Function., Ed. Gerrits, N., DeZeeuw, C.)

    Elsevier Science Publishers  2000年7月 

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MISC

  • 空間識形成と予測的眼球運動制御を担う小脳・脳幹再帰的神経回路の情報処理

    日本神経回路学会誌   vol.31 ( no.3 )   100 - 115   2024年9月

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    記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)  

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  • 空間識形成と予測的眼球運動制御を担う小脳・脳幹再帰的神経回路の情報処理 招待

    平田 豊

    日本神経回路学会誌   31 ( 3 )   100 - 115   2024年9月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:日本神経回路学会  

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  • メタバースとユニバースにおける身体性:異重力下での適応的運動制御と空間識拡張 招待

    日本航空宇宙学会誌   71 ( 1 )   17 - 22   2023年1月

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    担当区分:筆頭著者, 最終著者, 責任著者   記述言語:日本語   掲載種別:記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)   出版者・発行元:日本航空宇宙学会  

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  • 【小脳学習説Marr-Albus-Ito理論の50年】生理学 魚類のOKR 予測性OKRの獲得・維持における小脳の役割

    平田 豊

    Clinical Neuroscience   37 ( 8 )   943 - 945   2019年8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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  • マイクロサッカード発生特性に基づく注意状態推定と眼球運動フィードバック実験

    惠本 序珠亜, 平田 豊

    Vision   30 ( 1 )   56 - 57   2018年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本視覚学会  

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  • 人工小脳と小脳・マシンインタフェースによる運動学習機構の理解とロボット適応制御への応用

    平田 豊

    日本神経回路学会誌   24 ( 4 )   182 - 194   2017年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本神経回路学会  

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  • 「空間認知能力を形成するメカニズム」に寄せて 眼球・瞳孔・調節運動の動特性と予測性制御

    梅本 峻矢, 三木 俊太郎, 山本 雅也, 平田 豊

    バイオメカニズム学会誌   41 ( 4 )   165 - 170   2017年11月

  • Online simulation environment for computational neuroscience and data analysis

    Ikeno H, Yamazaki T, Kannon T, Okumura Y, Kamiyama Y, Ishihara A, Inagaki K, Hirata Y, Satoh S, Wagatsuma H, Asai Y, Yamaguchi Y, Usui S

    Neuroinformatics 2017   D1   2017年8月

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    掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(国際会議)  

    DOI: 10.12751/incf.ni2017.0001

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  • 文脈に依存したVOR運動学習を再現する人工小脳神経回路モデル (ニューロコンピューティング)

    高取 昇悟, 稲垣 圭一郎, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 109 )   15 - 20   2017年6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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  • 予測性焦点調節制御の評価 (ヒューマン情報処理)

    梅本 峻矢, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 229 )   45 - 50   2016年9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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  • 小脳両半球構造を陽に記述した人工小脳による前庭動眼反射運動学習シミュレーション (ヒューマン情報処理)

    稲垣 圭一郎, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 229 )   85 - 90   2016年9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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  • 予測的な眼球運動の学習における小脳の役割 (ニューロコンピューティング)

    三木 俊太郎, ベイカー ロバート, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 120 )   201 - 206   2016年7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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  • Oculofeedbackシステムの開発とマイクロサッカードフィードバック実験 (ニューロコンピューティング)

    惠本 序珠亜, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   116 ( 120 )   207 - 210   2016年7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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  • 並進・傾き運動識別の曖昧性を解決する小脳神経回路モデル (ニューロコンピューティング)

    飯田 祥貴, 稲垣 圭一郎, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 514 )   155 - 160   2016年3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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  • 自動車ドライバの見落とし防止のための網膜視細胞配列空間標本化像可視化 (ヒューマン情報処理)

    小島 隆介, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 232 )   49 - 54   2015年9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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  • Development of an on-line simulation platform for neuroscience research

    Ikeno H, Yamazaki T, Kamiyama Y, Ishihara A, Inagaki K, Hirata Y, Okumura Y, Kannon T, Satoh S, Wagatsuma H, Asai Y, Yamaguchi Y, Usui S

    Front. Neurosci. Conference Abstract: Neuroinformatics 2015   2015年8月

  • 眼球運動神経積分器を構成する両側性神経回路における同側フィードバックと対側抑制機構の役割評価 (ニューロコンピューティング)

    稲垣 圭一郎, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 111 )   63 - 68   2015年6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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  • 視覚刺激の明るさが眼球運動積分器の運動学習に与える影響 : 重力の影響との比較 (ニューロコンピューティング)

    浦瀬 康平, 三木 俊太郎, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   115 ( 111 )   69 - 72   2015年6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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  • 3Dハイビジョン映像がもたらす新たな世界 鏡視下手術における3次元画像の有用性に関する眼球・頭部運動計測を用いた基礎的・臨床的検討

    石田 善敬, 鈴木 和光, 松尾 一勲, 梶原 脩平, 梅木 祐介, 後藤 愛, 中内 雅也, 田中 毅, 菊地 健司, 古田 晋平, 石川 健, 須田 康一, 宇山 一朗, 小島 隆介, 平田 豊

    日本内視鏡外科学会雑誌   19 ( 7 )   395 - 395   2014年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)日本内視鏡外科学会  

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  • 眼球運動中の網膜像と視細胞配列空間サンプリング像の可視化シミュレーション (ヒューマン情報処理)

    小島 隆介, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 226 )   55 - 60   2014年9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  

    同一視環境下においても,眼球光学系や網膜視細胞配列の特性ならびに眼球や運動により,視覚情報処理の対象となる入力画像は個人毎に異なる.本研究では眼球光学特性(波面収差)と瞳孔径ならびに眼球運動から,時々刻々と変化する網膜投影像と視細胞配列による空間標本化像を計算し,可視化するシステムを開発した.このシステムにより,実車運転中の視細胞配列空間標本化像をシミュレートし,走行中に発生するマイクロサッカード様の微小眼球運動の役割について考察する.

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  • ヒトと魚における周期的視覚刺激に対する予測性眼球運動の獲得 (ヒューマン情報処理)

    三木 俊太郎, 浦瀬 康平, ロバート ベイカー, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 226 )   49 - 54   2014年9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  

    眼球運動は生物の生存上欠くことのできない重要な運動制御機構である.視運動性眼球運動(OKR)は,視界全体が同一方向に動いた際,それと同方向に眼球を動かす反射運動であり,網膜像のブレを抑え視界の安定化を実現している.「眼球速度/視界の動き(視覚刺激)速度」で定義されるOKRゲインは通常1以下となり,視覚刺激を繰り返し与えることによりOKRゲインが1に近づくことがホ乳類や魚類で示されている.また金魚では,左右方向交互に一定周期Tで矩形波状速度刺激を与え続けると,その後より長い周期の視覚刺激を与えた場合,OKRゲインが左右各半周期においてT/2付近から急速に減少しはじめる周期同調(Period tuning:PT)という現象が報告されている.この現象は,視覚刺激方向の切り替わりタイミングを予測し,視界のブレを少なくするための運動学習の一種と考えられる.また,小脳切除によりこの学習が生じなくなることから,小脳における運動学習機構を理解する上で有効なモデルシステムと考えられる.本研究では,PTの性質を調べるため,金魚,コイ,ゼブラフィッシュ,メダカ,ヒトを用い,種ならびに個体間のPTを比較すると同時に,これまでの知見からPTと深い関わりがあると推測される視運動性後眼振(OKAN)を評価した.その結果,OKANが生じない被験体ではPTが生じず,またPTのチューニング度合いはOKANの持続時間と正の相関があることが示された.

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  • 実車運転中の道路状況とマイクロサッカード発生特性 (ヒューマン情報処理)

    平山 貴士, 三木 俊太郎, 小栗 崇治, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 226 )   81 - 86   2014年9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  

    近年,漫然運転や脇見運転などのヒューマンエラーによる交通事故が主な死亡事故原因となっている.これらの事故の根底には,運転中の注意力低下や注意の分散などがある.そのため,ドライバの注意状態をモニタし,その低下や不適切な方向への遷移を防止することが重要となる.最近の神経生理学研究により,視覚指標を固視中に不随意に生じるマイクロサッカード(MSC)に,空間的注意の状態が現れることが示されている.しかしながら,これまでの研究では,被験者の頭部固定や静止指標を固視させるなど,極度に統制された実験環境下でMSCが評価されてきた.そこで本研究では,実車走行環境においてドライバの眼球運動を測定し,MSCの発生を確認するとともに,道路状況とMSC発生特性の関係を評価した.

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  • 工学的技術と基礎心理学の融合と発展 眼球運動による運動学習神経機構理解、ロボット制御、ドライバ状態検知

    平田 豊

    基礎心理学研究   33 ( 1 )   81 - 85   2014年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本基礎心理学会  

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  • 小脳が関与する予測性眼球運動学習の金魚における評価 (ニューロコンピューティング)

    三木 俊太郎, ベイカー ロバート, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 500 )   239 - 244   2014年3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  

    眼球運動は生物の生存上欠くことのできない重要な運動制御機構である.視運動性眼球運動(Optokinetic response:OKR)は,視界全体が同一方向に動いた際,それと同方向に眼球を動かす反射運動であり,網膜像のブレを抑え視界の安定化を実現している.「眼球速度/視界の動き(視覚刺激)速度」で定義されるOKRゲインは通常1以下となり,視覚刺激を繰り返し与えることによりOKRゲインが増加することがホ乳類や魚類で示されている.また金魚では,左右方向交互に一定周期T_1で矩形波状速度刺激を与え続けると,その後より長い周期T_2の視覚刺激を与えた場合,OKRゲインが左右各半周期においてT_1/2付近から急速に減少しはじめる,周期同調(Period tuning:PT)という現象が報告されている.この現象は,視覚刺激の切り替わりタイミングを予測し,視界のブレを少なくするための運動学習の一種と考えられ,小脳切除により生じなくなることから,小脳における運動学習機構を理解する上で有効なモデルシステムと考えられる.本研究ではPTの性質を調べるため,PTの刺激方向選択性,刺激終了タイミング依存性に着目し,行動実験を実施した.その結果PTには刺激方向選択性が存在し,またその学習は,刺激の周期性と刺激の終了タイミングにより行われていることが示唆された.

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  • 眼球・瞳孔運動に現れる覚醒状態とその神経機構

    和久井 秀樹, 平田 豊

    日本神経回路学会誌   21 ( 1 )   20 - 31   2014年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本神経回路学会  

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  • Improvement of Simulation Platform for providing reliable and easy use model simulation environment

    Ikeno H, Yamazaki T, Okumura Y, Satoh S, Kamiyama Y, Hirata Y, Inagaki K, Ishihara A, Kannon T, Wagatsuma H, Usui S

    Front. Neuroinform. Conference Abstract: 5th INCF Congress of Neuroinformatics   2014年

  • サッカード運動を指標とした覚醒低下検知

    和久井 秀樹, 平田 豊

    生体医工学   51 ( 6 )   328 - 341   2013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  

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  • 回旋性視運動性眼球運動と後眼振 (ヒューマン情報処理)

    平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 216 )   19 - 21   2013年9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  

    視運動性眼球運動 (OKR) は,視野内の画像の広い領域が一定方向に動く際,それを追従するように生じる反射性の眼球運動である.OKRは,水平(Yaw),垂直(Pitch)成分の他,回旋(Roll)成分を持つが,水平,垂直性OKRに対し,回旋性OKRの動特性の理解は進んでいない.ステップ状に速度が変化する視覚刺激に対するOKRをステップOKRと呼び,水平ならびに垂直性ステップOKRでは,視覚刺激終了後においてもしばらくOKRと同方向の眼球運動が継続することが知られている.このステップOKR後の暗所での眼振はOKANと呼ばれ,自己運動錯覚と密接に関わるOKRの速度蓄積機構の出力を反映するものと考えられている.水平・垂直性ステップOKRとその後のOKANの様々な特性が明らかにされているのに対し,回旋性ステップOKR後のOKANの評価はほとんどなされていない.本研究では,ヒトを対象として回旋性ステップOKR実験を実施し,これまでに開発した回旋角推定アルゴリズムを適用することにより,OKANを測定した.その結果,回旋性ステップOKR後もOKANが生じるが,その方向は水平・垂直性OKANとは逆向きであることが示された.

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  • 眼に現れる眠気とその予兆

    平田 豊

    神経眼科   30 ( 3 )   280 - 283   2013年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本神経眼科学会  

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  • Influence of gravity on the characteristics of motor learning and memory : prism adaptation in reaching as an example

    Yutaka Hirata, Yoshiro Wada

    JOURNAL OF PHYSIOLOGICAL SCIENCES   63   S64 - S64   2013年

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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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  • 眼球運動と瞳孔ゆらぎによる眠気予兆検出

    平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告. HIP, ヒューマン情報処理   112 ( 283 )   83 - 87   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  

    自動車ドライバの居眠り運転防止のために,瞳孔ならびに眼球の運動からドライバが眠気を知覚する前の予兆を捉える技術について解説する.また,開眼・前方視においても視覚刺激に反応できない状態を漫然状態とし,眼球運動からこの状態を他覚的に検出するための方法も解説する.最後に,居眠り運転防止システムを簡便・安価に実現する方法として,スマートホンによる眠気予兆検出システムの実装を紹介する.

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  • 小脳・マシンインタフェースによる単一Purkinje細胞活動と運動学習の因果関係直接評価法

    片桐 和真, 田中 良幸, 平田 豊

    電子情報通信学会論文誌D: 情報・システム   95 ( 5 )   1304 - 1311   2012年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

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  • 前庭動眼反射を用いたリアルタイム眠気予兆検知システムの開発と評価

    山田 真吾, 平田 豊

    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   111 ( 482 )   213 - 217   2012年3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  

    自動車の居眠り運転は,重大な事故に直結する.そのため,ドライバの覚醒度低下の予兆を捉え,何らかの方法で居眠りを防止することが重要である.これまで,瞳孔および頭部の動きを補償する反射性眼球運動である前庭動眼反射(Vestibule-ocular reflex:VOR)から,眠気予兆の検知が可能であることが示されている.しかしながら,リアルタイムで眠気予兆を検知し,ドライバに何らかの働きかけ(バイオフィードバック:BioFB)を可能にするシステムは存在しない.また,予兆段階におけるBioFBの効果や,覚醒度低下の防止に有効な刺激も明らかにされていない.そこで本研究では,VORを指標として眠気予兆の検知をリアルタイムで行い,BioFBにより居眠りを防止するためのシステムを開発し,ドライビングシミュレーション実験によりその有効性を評価した.

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  • 眼球運動積分器の単眼性と眼位依存性の評価

    岡村 直樹, ベイカー ロバート, 平田 豊

    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   111 ( 483 )   221 - 226   2012年3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  

    我々は暗闇においてもサッカードによる視線移動後に眼位を保持する事ができる.これは,眼球運動積分器(NI)と呼ばれる脳内機構が,サッカードを生成する脳幹バースト細胞からの視線移動をトリガーするパルス状信号を積分し,ステップ状信号に変換することで実現されていると考えられている.また,金魚でも同様のNIが存在し,Area Iと呼ばれる部位の細胞群が積分後の情報を出力していることが示されている.しかしながら,左右眼ならびに同一眼における耳側,鼻側で用いられているNIの独立性は明らかにされていない.そこで,本研究では,視覚フィードバック学習と呼ばれるパラダイムを用い,単眼・片側眼位のみのNI学習をさせることにより,NIの単眼性と眼位依存性を評価した.

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  • 輻輳角を指標とした漫然状態検知

    和久井 秀樹, 平田 豊

    生体医工学   49 ( 5 )   693 - 702   2011年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本エム・イー学会  

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  • 小脳マシンインタフェースを利用した運動学習と単一 Purkinje 細胞活動間の因果関係評価

    片桐 和真, 田中 良幸, 平田 豊

    電気学会研究会資料. MBE, 医用・生体工学研究会   2011 ( 112 )   83 - 86   2011年9月

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  • 小脳神経ネットワークによる情報処理機構を模したロボット制御法の開発

    平田 豊, 田中 良幸, 大畑 遥平

    情報科学リサ-チジャ-ナル   18   63 - 72   2011年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:中部大学情報科学研究所  

    現在のロボット制御技術では、周囲環境変化やアクチュエータの経時変化に対し、適応的にパフォーマンスを維持することは困難である。一方、生体は小脳を中心とした神経回路網で実現される運動学習機能により、そうした状況においても安定した動作を維持することができる。本稿では、小脳神経回路を模した人工神経回路網に、前庭動眼反射運動学習実験データに基づく学習機構を実装した小脳型適応コントローラを構築し、シミュレーションによりその有効性を示すとともに、実機モータ及び2輪倒立ロボット制御への応用を試みた。

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    その他リンク: http://opac.bliss.chubu.ac.jp/e-Lib/ctlsrh.do?bibid=XC12000007

  • Simulation Platform: Quick and easy access environment of model simulation in computational neuroscience

    Ikeno H, Yamaaki T, Okumura Y, Satoh S, Kamiyama Y, Hirata Y, Inagaki K, Ishihara A, Kannon T, Usui S

    Front. Neuroinform. Conference Abstract: 4th INCF Congress of Neuroinformatics   2011年

  • 小脳-機械インターフェイスによるモータ適応制御

    片桐 和真, 田中 良幸, 平田 豊

    電気学会研究会資料. MBE, 医用・生体工学研究会   2010 ( 129 )   73 - 76   2010年9月

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  • 小脳スパイクニューロンネットワークモデルの改良と運動学習再現シミュレーション

    小林 誠一, 稲垣 圭一郎, 平田 豊

    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 ( 461 )   191 - 196   2010年3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  

    生体が有する運動学習機能は,加齢や怪我などに伴う筋特性の変化に適応して精緻な運動を実現する.これまでに小脳の破壊や薬理抑制に伴い運動学習機能が阻害されることから,小脳が運動学習の中枢部位であることが明らかにされている.また,小脳は系統発生的に古い前庭小脳から大脳小脳まで神経回路の基本構造が等しく,さらに解剖学的にもよく理解されている.頭部運動時に,それとは逆方向へ同じ速さで眼球運動を生じさせる前庭動眼反射(VOR)は,小脳運動学習メカニズム解明に繋がるモデルシステムとして古くから研究されている.これまでに小脳の運動学習は,平行線維-プルキンエ細胞間の長期抑圧と長期増強により実現されることが明らかにされてきた.しかしながら,運動学習の過程において,こうした可塑性が小脳内の信号処理に,どのように寄与しているかは不明である.本研究では,これまでに構築した小脳神経回路モデルに,平行線維-プルキンエ細胞間の長期抑圧と長期増強をスパイクタイミングに基づいた記述により追加し,VOR運動学習シミュレーションを実施した.その結果,このシナプス可塑性に基づいてVOR運動学習が再現でき,さらに,これを誘発するプルキンエ細胞の発火変調変化を再現できることが示された.ゲイン増加ならびにゲイン減少学習後にモデル特性を評価したところ,ゲイン増加学習では眼球運動,ゲイン減少学習では頭部運動に関する顆粒細胞-プルキンエ細胞のシナプス伝達効率の増加が確認された.また,両学習課題においてモデルが前庭入力および眼球運動入力に対してband-Pass特性を示すことが確認され,こうした特性が長期抑圧・増強により形成されることが周波数選択性を引き起こす一要因であることを示唆した.

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  • プリズム適応における学習と記憶保持特性に与える重力の影響

    加島 崇史, 和田 佳郎, 桑田 成雄, 平田 豊

    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 ( 461 )   367 - 372   2010年3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  

    我々の身体運動は地上重力との相互作用のもとで調整されており,重力環境が変化すれば,運動制御の再調整が必要になる.また,運動の学習や記憶保持特性に変調をきたす可能性もある.これまで,微小重力下におけるこうした運動の適応過程については,宇宙飛行士による経験的な内省としての報告はあるが,適応時の学習特性や忘却特性と重力の関係に関する定量的な評価は見あたらない.本研究では,重力環境の変化が運動の学習,忘却特性,ならびに記憶保持に与える影響を評価するため,リーチング動作のプリズム適応実験を,1)座位と仰臥位,2)通常重力と過重力環境下で実施し,比較した.その結果,仰臥位は座位に比べ,過重力下では通常重力下に比べ,学習スピードが速く,記憶保持率が高くなることが示された.

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  • 小脳ブレインマシンインターフェースによるモータ適応制御

    片桐 和真, 田中 良幸, 平田 豊

    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 ( 461 )   197 - 200   2010年3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  

    身体運動の制御と学習の中核は小脳が担っている.小脳皮質神経回路を構成する細胞タイプのうちPurkinje細胞は,唯一小脳外へ軸索を伸ばす出力細胞である.これまでの研究により,Purkinje細胞の発火頻度は,筋系を駆動するための運動指令をコードしていることが示されている,したがって,運動の学習はPurkinje細胞発火パターンが変化することにより実現されるものと考えられる,こうした知見は,主に動物を用いた行動実験とPurkinje細胞単一神経電位計測により得られたものである.しかし,このような実験では,神経細胞活動変化と行動変化の間の相関関係を評価できるのみであり,単一の神経細胞が運動制御や運動学習に果たす役割を直接評価することは困難である.本研究では,前庭動眼反射(VOR : Vestibulo-ocular Reflex)の運動学習機構を利用し,金魚の眼球運動制御を担う前庭小脳Purkinje細胞の単一神経活動計測を行い,ブレインマシンインターフェース(BMI)を介して直流モータを制御した.その結果,VOR運動学習に関わると考えられる記録中の単一Purkinje細胞の発火パターンが徐々に変化し,直流モータの制御誤差が適応的に減少する事を確認した.この結果は,単一の小脳Purkinje細胞が,制御対象の適応制御を実現できる事を直接的に示すものであり,このPurkinje細胞に接続する小脳神経回路網内に直流モータの逆ダイナミクスモデルが適応的に獲得される過程を反映したものと考えられる.

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  • 前庭動眼反射による眠気予兆検出

    西山 潤平, 木下 伸一, 平田 豊

    生体医工学   48 ( 1 )   1 - 10   2010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  

    段階的覚醒水準の低下ならびに眠気の予兆検出における前庭動眼反射(VOR)の有効性を評価するために、ドライビングシミュレーション実験を行い、眠気とVORパフォーマンスの関係を解析した。実験の趣旨を説明し、インフォームドコンセントが得られた男女11名を被験者として、ヘルシンキ条約に則って実験を行った。実験は単調走行試験、眠気報告試験を行い、データ解析した。有効性が確認されている瞳孔ゆらぎと同時に計測可能で、路面の凹凸により必然的に生じる前庭刺激により誘発されるVORに着目し眠気とその予兆検知指標としての有効性を評価した。眠気を知覚している状態ではVORゲインが覚醒時に比べ低下するという従来知見を確認した。また、この時残差標準偏差も増加することが示され、VORゲインのみならず残差標準偏差にも被験者の自覚的眠気が反映されることが示された。VORパフォーマンス指標の眠気予兆検知における有効性をこれまでに有効性が示されている瞳孔ゆらぎと合わせて評価した結果、VORゲインならびに残差標準偏差にも被験者が眠気を自覚する前に眠気予兆が現れることが示唆された。

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  • 瞳孔径変化による虹彩パターン伸縮のモデル化と眼球回旋運動計測への応用

    橋本 勉, 牧 孝郎, 坂下 祐輔, 西山 潤平, 藤吉 弘亘, 平田 豊

    電子情報通信学会論文誌D: 情報・システム   93 ( 1 )   39 - 46   2010年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

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  • Cerebellar brain machine interface to evaluate roles of a single Purkinje cell in motor learning

    Kazuma Katagiri, Yoshiyuki Tanaka, Yutaka Hirata

    NEUROSCIENCE RESEARCH   68   E328 - E328   2010年

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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)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2010.07.1452

    Web of Science

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  • 文脈に依存した眼球運動積分器の可塑性

    バセット ジョシュア, 石原 幹也, ベイカー ロバート, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   108 ( 480 )   341 - 345   2009年3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  

    視覚フィードバックを用いると、眼球運動積分器のパフォーマンスを変化させ、視線シフト後の視線位置を求心あるいは遠心性にドリフトさせることができる。本研究では、金魚を被験体として、新たな視覚フィードバック刺激を用い、眼球運動積分器の左右眼ならびに同一眼における鼻側・耳側を担う積分器の関係を評価した。

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  • 前庭動眼反射の周波数別高低ゲイン同時学習中の小脳プルキンエ細胞活動解析

    曽我 仁哉, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告. NC, ニューロコンピューティング   108 ( 480 )   111 - 116   2009年3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  

    前庭動眼反射(VOR)は,頭部運動発生時に「一眼球速度/頭部速度」で定義されるVORゲインがおよそ1となるように誘発される反射性眼球運動である.これにより生体は安定した視覚を得ることができる.VORは,小脳が中核を担う運動学習メカニズム解明のためのモデルシステムとして研究対象とされてきた.本研究では,異なる2つの周波数(0.1Hz,0.5Hz)で構成される学習刺激を用い,金魚のVORを一方の周波数において高ゲイン,他方では低ゲインに同時に学習させ,その時の前庭小脳プルキンエ細胞活動を記録した.プルキンエ細胞発火パターンの眼球運動ならびに頭部運動成分を分離し,高低ゲイン同時学習に伴う各成分の変化を各々の周波数において評価した.

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  • 瞳孔フラッシュ応答による過重力負荷が自律神経系に及ぼす影響の評価

    西山 潤平, 木下 伸一, 和田 佳朗, 桑田 成雄, 平田 豊

    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 ( 479 )   143 - 146   2009年3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  

    有人宇宙活動が進められる一方で,宇宙環境下における生命活動維持の中核を担う自律神経系機能に関しては未知な部分が多く残されている.本研究では,過重力負荷に伴う自律神経系反応を,その他覚的指標として有効性が確認されている瞳孔フラッシュ応答を指標として評価した.実験には,遠心加速度付加装置を用い,座位姿勢で体軸下方向に最大3Gを定常的に負荷し,過重力負荷中の交感,副交感神経系活動の変化を評価した.自律神経系活動を2名の被験者で評価した結果,1名の被験者では1Gと過重力負荷との間に有意な差が認められ,交感・副交感神経活動ともに亢進していたことを示す結果を得た.

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2009182664

  • 前庭動眼反射の方向選択的運動学習とゲイン増減メカニズムの差異

    吉川 明昌, 平田 豊

    電子情報通信学会論文誌D: 情報・システム   92 ( 1 )   176 - 185   2009年1月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

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  • 瞳孔ゆらぎを指標とした覚醒度状態評価

    西山 潤平, 谷田 公二, 楠見 昌司, 平田 豊

    生体医工学   46 ( 2 )   212 - 217   2008年4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  

    覚醒水準の低下およびその予兆を検出する指標として[瞳孔径ゆらぎ]に着目し、健常人25名を被験者とし、単調なドライビングシミュレータ操作によって眠気を誘発させ、[瞳孔径ゆらぎ]と眠気との関係を解析した。また、覚醒水準の低下に伴う認知・判断・行動パフォーマンスの低下を定量的に評価するため、随意性眼球運動であるanti-saccadeの反応遅れ時間(以下RT)を測定し、眠気との関係を調べた。結果、眠気の出現に伴って[瞳孔径ゆらぎ]は増大、RTは増加した。眠気の予兆指標としては[単調縮瞳現象]が有用である可能性が示唆された。

    DOI: 10.11239/jsmbe.46.212

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  • Quasi-MD 法による脳情報表現とシステム開発

    大石 智彦, 加賀 智之, 知原 守孝, 高丸 尚教, 宮崎 大輝, 冨田 元基, 稲垣 圭一郎, 平田 豊

    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 ( 542 )   467 - 472   2008年3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  

    シミュレーション科学における4次元表現ツールCompleXvisionを開発している.その特徴は4つある.第1に,解析行動を計測し履歴として保持する事である.第2に,多様なデータ構造を包括的に扱うため,全てのデータ構造を粒子運動論的に表現する.その一つとして,複雑ネットワーク構造を変換するQuasi-MD法を提案する.第3に,VR空間中での研究者間情報共有である.第4に,複数の入出力デバイスを取り使うクロス・プラットフォームを構築する.本研究では,CompleXvisionの表現対象として脳神経シミュレーションを選んだ.本手法を用いて,学習の中間段階を含んだ各神経細胞の役割を視覚化する.これにより,個々と全体の挙動を同時に把握する事により,研究者の恣意性に寄らない重要細胞の同定を可能ならしめる.

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  • 小脳による前庭動眼反射運動学習機構を規範とした適応型モータ制御

    八木 浩晃, 田中 良幸, 平田 豊

    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 ( 542 )   127 - 132   2008年3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  

    現在のロボット制御技術では,周囲環境変化やアクチュエータの経時変化に対し,適応的にパフォーマンスを維持することは困難である.一方,生体は小脳を中心とした神経回路網で実現される運動学習機能により,そうした状況においても安定した動作を維持することができる.本稿では,小脳神経回路を模した人工神経回路網に,前庭動眼反射運動学習実験データに基づく学習機構を実装した小脳型適応コントローラを構築し,シミュレーションによりその有効性を示すとともに,実機モータ制御に応用して実用性を評価した.

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  • サル前庭動眼反射運動学習に用いられる誤差信号としての小脳片葉プルキンエ細胞複雑スパイクの評価

    古田 光平, 稲垣 圭一郎, 平田 豊

    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 ( 542 )   403 - 408   2008年3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  

    小脳運動学習では,プルキンエ細胞へ投射する平行線維と登上線維の活動が同期することにより生じる平行線維-プルキンエ細胞間のシナプス可塑性が重要な基礎過程と考えられている.前庭動眼反射(Vestibuloocular Reflex: VOR)においては,登上線維経由で小脳へ運ばれる網膜像のぶれが誤差信号として運動学習を駆動していると考えられている.一方で,登上線維入力によりプルキンエ細胞に誘発される複雑スパイクは,運動制御の直前にその発火頻度を増加させたり,網膜像のぶれが生じない暗視野下における頭部運動時にも発火パターンを変化させることから,実時間運動制御に関与する可能性も指摘されている.本研究では,リスザルのVOR運動学習実験を実施し,同時に計測した複雑スパイクと網膜像のぶれの関係について解析した.その結果,複雑スパイクは網膜像のぶれの方向に加え,ぶれの大きさに関する情報を非線形にコードしていることが明らかになった.また,複雑スパイクと眼球運動の関係について解析した結果,複雑スパイクは網膜像のぶれだけでなく,その発火直後の眼球運動情報を有することが示された.

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  • 虹彩パターンの伸縮を考慮した高精度眼球回旋運動計測法

    橋本 勉, 坂下 祐輔, 西山 潤平, 藤吉 弘亘, 平田 豊

    電子情報通信学会技術研究報告(MEとバイオサイバネティックス)   107 ( 541 )   61 - 64   2008年3月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

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  • 画像処理技術を用いた眼球運動計測システム--角膜屈折を考慮した高精度3次元眼球運動計測

    坂下 祐輔, 藤吉 弘亘, 平田 豊

    画像ラボ   18 ( 12 )   12 - 16   2007年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本工業出版  

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  • Relationship between residual aberration and light-adapted pupil size 査読 国際誌

    Hiroyuki Sakai, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Optometry and Vision Science   84 ( 6 )   517 - 521   2007年6月

  • 小脳神経回路網を陽に記述した前庭動眼反射モデル

    稲垣 圭一郎, 平田 豊

    電子情報通信学会論文誌D: 情報・システム   90 ( 5 )   1293 - 1304   2007年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:(一社)電子情報通信学会  

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  • 瞳孔雑音のバイコヒーレンス解析

    西口 善朋, 西山 潤平, 戸田 尚宏, 平田 豊

    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 ( 591 )   47 - 50   2007年3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  

    近年,安静時の自発的瞳孔径変化(瞳孔雑音)が,疲労や眠気評価の対象として注目されている.これまで,こうした不規則信号解析には,パワースペクトル等の2次統計量が主に用いられてきた.しかしながら,瞳孔制御系は非線形システムであることから,観測される瞳孔雑音について,眠気等による神経機構の状態変化がバイスペクトル等の高次統計量に現れる可能性がある.本研究では,眠気をコントロールしたドライビングシミュレーション実験を実施し,覚醒状態が異なる場合の瞳孔雑音について,3次の高次統計量であるバイコヒーレンスを用いて解析した.その結果,覚醒状態の変化がバイコヒーレンスに現れることが示された.

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2007313185

  • 高速楕円検出に基づく眼球回旋運動のリアルタイム計測システム

    坂下祐輔, 藤吉弘亘, 平田 豊, 高丸尚教, 深谷直樹

    電気学会論文誌   127 ( 4 )   591 - 598   2007年

  • Identification of loci involved in the memory of chronic motor learning of the vertical vestibuloocular reflex in squirrel monkeys [2]

    Yutaka Hirata, Pablo Blazquez, Stephen Highstein

    Cerebellum   5 ( 4 )   296 - 297   2006年12月

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    掲載種別:速報,短報,研究ノート等(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/14734220600776387

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  • 面像処理による3次元眼球運動計測

    坂下 祐輔, 藤吉 弘亘, 平田 豊

    実験力学 : journal of JSEM   6 ( 3 )   236 - 243   2006年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本実験力学会  

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  • Chronic changes in inputs to dorsal Y neurons accompany VOR motor learning 査読 国際誌

    Pablo M. Blazquez, Yutaka Hirata, Stephen M. Highstein

    Journal of Neurophysiology   95 ( 3 )   1812 - 1825   2006年3月

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  • Evaluation of the inverse dynamic model in cerebellum during visual-vestibular interactions at different VOR gains in squirrel monkeys 査読

    Yutaka Hirata, Akimasa Yoshikawa, Pablo M. Blazquez, Stephen M. Highstein

    Neurocomputing   65-66 ( SPEC. ISS. )   709 - 717   2005年6月

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  • Memory retention of vestibuloocular reflex motor learning in squirrel monkeys 査読

    Y. Kuki, Y. Hirata, P. M. Blazquez, S. A. Heiney, S. M. Highstein

    NeuroReport   15 ( 6 )   1007 - 1011   2004年4月

  • Motor Control, Learning and Memory in Vertical Vestibuloocular Reflex

    Yutaka Hirata

    Japanese Journal of Aerospace and Environmental Medicine   41 ( 1 )   1 - 24   2004年3月

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    掲載種別:書評論文,書評,文献紹介等  

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  • Cerebellar Signatures of Vestibulo-Ocular Reflex Motor Learning 査読 国際誌

    Pablo M. Blazquez, Yutaka Hirata, Shane A. Heiney, Andrea M. Green, Stephen M. Highstein

    Journal of Neuroscience   23 ( 30 )   9742 - 9751   2003年10月

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  • Function of the pupil in vision and information capacity of retinal image 査読

    Yutaka Hirata, Kazutsuna Yamaji, Hiroyuki Sakai, Shiro Usui

    Systems and Computers in Japan   34 ( 9 )   48 - 57   2003年8月

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    The light-pupil reflex system has been the object of study in physiological engineering, as a typical example of involuntary biological systems. As regards the variable that actually controls the pupil, however, there has been little discussion of its role in vision. This study notes that the pupil is closely related to the spatial frequency response of the eye's optical system, and discusses the relation between the quality of the retinal image and the pupil size, as determined by the external image and the characteristics of the eye's optical system. By defining the information capacity of the retinal image as the evaluation measure, the quality of the retinal image is represented quantitatively. The relation between the pupil size and the information capacity of the retinal image is examined for various conditions. It is shown that the human pupil is controlled so that the quality of the retinal image is optimized, in the sense of the information capacity of the retinal image for each luminance level, when the external image is a natural image. On the other hand, when the external image is not a natural image, or when the characteristic of the eye's optical system or the relation between the visual cell arrangement and the pupillary diameter differs from the actual situation, it is not necessarily true that the pupil optimizes the quality of the retinal image. The above results suggest that the function of the pupil in vision is optimization of the quality of the retinal image. It is also suggested that the adjustment function of the pupillary diameter is acquired under the constraints of the external image and the hardware of the eye. © 2003 Wiley Periodicals, Inc.

    DOI: 10.1002/scj.10344

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  • Function of the pupil in vision and information capacity of retinal image 査読

    Yutaka Hirata, Kazutsuna Yamaji, Hiroyuki Sakai, Shiro Usui

    Systems and Computers in Japan   34 ( 9 )   48 - 57   2003年8月

  • 眼屈折状態が輝度-瞳孔径関係に与える影響(医用工学)

    堺浩之, 観音隆幸, 平田豊, 臼井支朗

    電子情報通信学会論文誌. D-II, 情報・システム, II-パターン処理   86 ( 7 )   1123 - 1130   2003年7月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:社団法人電子情報通信学会  

    視覚における瞳孔の主機能は,各輝度で最大の視力が得られる径を選択することにあると考えられている.ところが,そうした輝度と瞳孔径の関係が,進化の過程で獲得された生得的なものか,あるいは生後の視環境によって適応的に獲得されるものかは不明である.本論文は,眼屈折状態が瞳孔径に与える影響を調べ,輝度-瞳孔径関係が適応的に獲得されていることを明らかにする.実験では,20名の被験者に対し,眼光学系の波面収差並びに輝度-瞳孔径関係を計測した.眼屈折状態は,屈折矯正の効果を考慮した波面収差のRMS値を計量として定量化した.その結果,暗順応時を除くすべての輝度で,眼屈折状態が劣化している被験者ほど縮瞳傾向にあることが示された.更に,眼鏡の再処方により眼屈折状態が改善した被験者について,矯正度数の変更から2,4及び8週間後にも輝度-瞳孔径関係を計測したところ,徐々に散瞳する傾向がとらえられた.これらの結果は,互いに矛盾することなく,輝度-瞳孔径関係が視力の最大化を目的として適応的に獲得されていることを示唆する.

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  • A dynamical model for the vertical vestibuloocular reflex and optokinetic response in primate 査読 国際誌

    Yutaka Hirata, Ichiro Takeuchi, Stephen M. Highstein

    Neurocomputing   52-54   531 - 540   2003年6月

  • 眼屈折状態の個人差と輝度-瞳孔径関係の適応

    堺浩之, 観音隆幸, 平田 豊, 臼井支朗

    電子情報通信学会論文誌   J86-DII ( 7 )   1123 - 1130   2003年

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  • 眼球の光学特性が輝度-瞳孔径関係に与える影響

    堺 浩之, 観音 隆幸, 平田 豊, 臼井 支朗

    生体・生理工学シンポジウム論文集   17 ( 0 )   401 - 402   2002年9月

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  • 視覚における瞳孔の機能と網膜像情報量

    平田 豊, 山地一禎, 堺浩之, 臼井支朗

    電子情報通信学会論文誌   J85-DII ( 4 )   59 - 67   2002年

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  • Improvement of the method for monitoring autonomic nervous activity by pupillary flash response 査読

    Kazutsuna Yamaji, Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Systems and Computers in Japan   32 ( 13 )   23 - 30   2001年11月

  • Acute adaptation of the vestibuloocular reflex: Signal processing by floccular and ventral parafloccular purkinje cells 査読

    Y. Hirata, S. M. Highstein

    Journal of Neurophysiology   85 ( 5 )   2267 - 2288   2001年

  • 瞳孔を指標としたパラボリックフライト中の交感・副交感神経系活動の評価

    電子情報通信学会論文誌   J84-D(]G0002[) ( 1 )   188 - 195   2001年

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  • Capacity of vertical vestibulo ocular reflex adaptation in Squirrel Monkey

    30th Annual Meeting Society for Neuroscience Abstract   26   1714   2000年

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  • Progress in Brain Research. Cerebellar Modules. Molecules, Morphology, Function. (共著)

    Elsevier Science Publishers   1999年

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  • 心臓血管系モデルを用いたパラボリックフライト中の循環動態解析(共著)

    日本宇宙航空環境医学会論文誌   1999年

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  • 瞳孔による自律神経系活動モニタ法の開発とその応用s 共著

    日本ME学会大会医用電子と生体工学   38 ( 特別号 )   234   1999年

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  • 瞳孔フラッシュ応答に基づく自律神経活動モニタ法の改良(共著)

    電子情報通信学会論文誌   D-II   1999年

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  • Analysis of Discharge Pattern of Cerebellar Purkinje Cells before and during Adaptation of the Vestibulo Ocular Reflex in the Squirrel Monkey 共著

    29th Annual Meeting Society for Neuroscience   371   1999年

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  • 瞳孔・眼球運動計測システムの開発と空間識失調評価への応用(共著)

    堺 浩之, 山地 一禎, 平田 豊, 戸田 尚宏, 臼井 支朗

    電気学会論文誌   199-C ( 1 )   70 - 76   1999年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電気学会  

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  • Modeling of Primate Optokinetic and Vestibulo-ocular Reflex Systems(共著)

    Proceedings of the 21st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society   1999年

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  • Identification of the Site(s) of Vestibulo-ocular Reflex Motor Learning in Primate based on Single Unit Recording of Cerebellar Flocculus Purkinje Cell Activity 共著

    The IVth International Symposium on the Head/Neck System   32   1999年

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  • Contribution of the Y group of the Vestibular Nuclei to Vertical Optokinetic Nystagmus and After Nystagmus in the Squirrel Monkey(共著)

    Experimental Brain Research   1999年

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  • Analysis of Discharge Pattern of Cerebellar Purkinje Cells before and during Adaptation of the Vestibulo Ocular Reflex in the Squirrel Monkey(共著)

    Journal of Neurophysiology   1999年

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  • Multiple Linear Regression Analysis of Floccular Purkinje Cell Activity during Vertical Visual Following in Squirrel Monkeys 共著

    28th Annual Meeting Society for Neuroscience abstract   1405   1998年

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  • 瞳孔フラッシュ応答に基づく自律神経活動のモニタ法(共著)

    山地 一ツナ, 平田 豊, 臼井 支朗

    電子情報通信学会論文誌   J81-D-II ( 10 )   2447 - 2456   1998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  

    生体恒常性維持機能の中核を担う自律神経系の活動を観測することは, 生体特有の優れた制御メカニズムを解明するためのみならず, 医学, 人間工学におけるさまざまな場面で必要とされている.本論文では, 交感, 副交感神経系双方の神経支配を受ける瞳孔に着目し, そのフラッシュ応答のダイナミックスの変化から自律神経系活動を非侵襲的にモニタする方法を提案する.はじめに, これまでに構築した瞳孔筋系モデルを用いた解析により, 交感, 副交感神経系活動が, フラッシュ応答のいかなる特徴量に反映されるかを示す.次に, そうした特徴量の正常値からのずれにより自律神経系活動を評価する際には, range nonlinearityと呼ばれる瞳孔筋系の非線形な特性を考慮する必要があることを示し, これらの結果をもとに新しいモニタ法を提示する.最後に, 提案法を自律神経作動薬を点眼した被験者に適用し, この方法により交感, 副交感神経系活動を簡便かつ的確に評価できることを実証する.

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  • 瞳孔・眼球運動のビデオ計測システムの開発 共著

    日本宇宙航空環境医学会総会抄録集   58   1997年

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  • 眼球画像処理による瞳孔・眼球運動計測システムの開発と空間識失調評価への応用 共著

    電気関係学会東海支部連合大会講演論文集   343   1997年

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  • 重力項を有する心臓血管系の電気回路モデルと過重力・微小重力環境下における循環動態の解析(共著)

    電子情報通信学会論文誌   J80-D-II ( 5 )   1257 - 1266   1997年

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  • 心臓血管系モデルを用いた重力環境変化に伴う循環動態の解析 共著

    日本ME学会大会医用電子と生体工学   35 ( 特別号 )   400   1997年

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  • Assessment of the Sympathetic and the Parasympathetic Nervous Activity during Parabolic Flight by Pupillary Light Reflex 共著

    12th Man in Space Symposium   1997年

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  • Evaluation of the Autonomic Nervous System Activity in Hyper- and Hypo-Gravity using Pupillary Response to Comb-like Flash 共著

    22nd Pupil Colloquim   1997年

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  • The pupil as a possible monitor of the autonomic nervous system

    K Yamaji, Y Hirata, S Usui

    PROCEEDINGS OF THE 19TH ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE OF THE IEEE ENGINEERING IN MEDICINE AND BIOLOGY SOCIETY, VOL 19, PTS 1-6   19   2777 - 2781   1997年

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    記述言語:英語  

    Web of Science

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  • An Analysis of the Cardiovascular Response under Hyper<sup>-</sup> and Hypo-Gravity Environments using a Mathematical Model 共著

    12th Man in Space Symposium   1997年

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  • An analysis of carp cerebellar EEG under the microgravitational environment 査読

    Shiro Usui, Yutaka Hirata, Katsuyuki Hagiwara, Naohiro Toda, Ichiro Akagi

    Systems and Computers in Japan   27 ( 3 )   71 - 83   1996年3月

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  • 心臓血管系モデルを用いた過重力・微小重力環境下の循環動態の解析 共著

    電子情報通信学会技術報告MBE95-169   79 - 84   1996年

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  • 無重力を利用した生理工学実験手法に関する研究 共著

    豊橋技術科学大学技術開発・分析計測・工作センター年報   15   69 - 70   1996年

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  • 瞳孔によるパラボリックフライト中の交感,副交感神経系活動の評価 共著

    山地一禎

    日本宇宙航空環境医学会抄録集   54   1996年

  • Assessment of Autonomic Nervous Activity during Parabolic Flight using Pupillary Flash Response 共著

    20th International Symposium on Space Technology   1996年

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  • Estimation of autonomic nervous activity using the inverse dynamic model of the pupil muscle plant 査読

    Shiro Usui, Yutaka Hirata

    Annals of Biomedical Engineering   23 ( 4 )   375 - 387   1995年7月

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  • 瞳孔の制御機構とその自律神経系活動モニタへの応用に関する研究(単著)

    豊橋技術科学大学   1995年

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  • Subcellular Calcium Regulation in Microgravity 共著

    Abstracts of the 4th IBRO World Congress of Neuroscience   78   1995年

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  • 無重力生体計測データ解析支援システムに関する研究 共著

    豊橋技術科学大学技術開発・分析計測・工作センター年報   14   56 - 58   1995年

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  • 心臓血管系モデルを用いたパラボリックフライト中の循環動態の解析 共著

    日本宇宙航空環境医学会宇宙航空環境医学   32 ( 4 )   162   1995年

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  • 瞳孔を指標としたパラボリックフライト中の自律神経系活動の評価 共著

    日本宇宙航空環境医学会宇宙航空環境医学   32 ( 4 )   162   1995年

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  • 微小重力下における鯉小脳脳波の解析(共著)

    電子情報通信学会論文誌   J78-DII ( 4 )   694 - 704   1995年

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  • 瞳孔光反射による新しい自律神経系活動のモニタ法 共著

    電子情報通信学会技術報告MBE95-110   1 - 6   1995年

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  • Evaluation of the Autonomic Nervous Activity in micro gravity in micro gravity using pupillary flash response 共著

    21st Pupil Colloquium   26 - 27   1995年

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  • Analysis of carp cerebellar EEG during adaptation to weightlessness 査読

    Shiro Usui, Yutaka Hirata, Katsuyuki Hagiwara, Ichiro Akagi, Naohiro Toda

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   16 ( pt 1 )   239 - 240   1994年

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  • Beat to Beatモデルによるパラボリックフライト中の心臓血管系動態の解析 共著

    日本ME学会東海支部大会予稿集   26   1994年

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  • 瞳孔筋系の逆モデルに基づく無重力環境下の自律神経活動推定に関する研究 共著

    中谷電子計測技術振興財団年報   8   31 - 35   1994年

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  • パラボリックフライト中の心臓血管系動態に関する一考察 共著

    中富高之, 平田 豊, 臼井 支朗, 長岡 俊治

    電子情報通信学会技術報告MBE94-95   94 ( 416 )   7 - 14   1994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  

    本研究ではパラボリックフライト中の重力変化が心臓血管系に及ぼす影響を調べるため,重力を入力とした心臓血管系モデルを構築し,重力変化時の心臓血管系動態を解析した.本モデルは既に安静時での妥当性が確認されているDeBoerらの提案したbeat-to-beatモデルに重力項を付加したものである.モデルへの重力項の導入は,従来の知見に基づき重力変化時の体液シフトに合わせて,静脈環流量および圧受容器への入力を変化させることで実現した.またモデルパラメータを実験データより推定する手法を考案し,各被験者毎のシミュレーションを可能とした.実験で得られた重力変化と呼吸データをモデルに入力し,モデル出力と実験結果を比較した結果,モデルの心拍数・血圧の変化は概ね実験結果と同様な傾向を示した.このことから重力変化時の心臓血管系の応答は静脈環流量の増減および圧受容器への入力変化を考慮することである程度説明できることがわかった.

    CiNii Article

    CiNii Books

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  • 瞳孔フラッシュ応答に基づく自律神経系活動のモニタリング法 共著

    電気関係学会東海支部連合大会講演論文集   310   1994年

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  • 微小動力下におけるコイ小脳脳波の解析 共著

    統計数理研究所共同研究レポート   49   111 - 118   1994年

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  • 微小重力環境下における鯉小脳脳波の解析 共著

    電子情報通信学会技術報告MBE93-136   25 - 32   1994年

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  • 瞳孔筋系の逆モデルによる自律神経入力の推定(共著)

    電子情報通信学会論文誌   J77-DII ( 1 )   181 - 192   1994年

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  • 瞳孔筋系モデルによるフラッシュ応答特微パラメータの解析とパラボリックフライト実験データへの応用 共著

    第9回生体・生理工学シンポジウム論文集   147 - 150   1994年

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  • 瞳孔筋系の非線形動力学モデル(共著)

    電子情報通信学会論文誌   J77-DII ( 1 )   170 - 180   1994年

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  • Parabolic Flight Experiments on Physiological Data Acquisition and Processing Technologies using Small Jet Aircraft(MU300)(共著)

    S. Watanabe, S. Nagaoka, S. Usui, A. Miyamoto, H. Suzuki, T. Hirata, S. Yoshimoto, T. Ueno, T. Kojima, M. Yamagata, S. Ishikura

    Journal of Gravitational Physiology   1 ( 1 )   92 - 95   1994年

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    記述言語:英語  

    Scopus

    PubMed

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  • Estimation of the autonomic nervous activity from pupillary response 査読

    Yutaka Hirata, Shiro Usui

    Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology - Proceedings   16 ( pt 2 )   1170 - 1171   1994年

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  • Estimation of the Autonomic Nervous Input by the Inverse Dynamic Model for Human Pupillary Muscle Plant 共著

    20th Pupil Colloquim   1993年

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  • 瞳孔筋系の逆モデルによる自律神経入力の推定 共著

    バイオメカニズム学術講演会論文集   133 - 136   1993年

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  • パラボリックフライトにおける各種生体信号の解析 共著

    第5回宇宙医学シンポジウムMERSS Report8巻   8   42 - 47   1993年

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  • 瞳孔筋系の逆モデルと自律神経入力の推定 共著

    第8回生体・生理工学シンポジウム論文集   295 - 300   1993年

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  • 航空機による微小重力環境下における生体信号の多元同時計測と相関解析 共著

    平田豊

    第7回生体・生理工学シンポジウム論文集   267 - 272   1992年

  • Pupillary Light Response during a Parabolic Flight

    USUI S.

    40th International Congress of Aviation and Space Medicine   141   141   1992年

  • 弾動飛行中の瞳孔光反射応答の計測 共著

    電気関係学会東海支部連合大会講演論文集   313   1992年

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  • 生体信号計測技術の開発(共著)

    宇宙生物科学   6 ( 2 )   162 - 176   1992年

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  • 瞳孔筋系の非線形動力学モデルによる瞳孔雑音の解析 共著

    電気関係学会東海支部連合大会講演論文集   600   1991年

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  • Nonlinear Dynamics Model for Human Pupillary Light Reflex System(共著)

    19th Pupil Colloquium   1991年

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  • 瞳孔光反射系の非線形動力学モデル 共著

    電子情報通信学会技術報告MBE90-88   57 - 64   1990年

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  • 瞳孔筋系の非線形モデル 共著

    電子情報通信学会春季全国大会講演論文集 D-153   1990年

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  • 刺激提示時間と調節応答に関する一考察 共著

    テレビジョン学会年次大会講演論文集   183 - 184   1990年

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  • フレネルゾーンプレートの円偏波アンテナへの応用 共著

    電子情報通信学会春季全国大会講演論文集 B-71   1989年

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  • 円偏波を導波する誘電体スラブ伝送路 共著

    電子情報通信学会技術報告MW87-73   33 - 38   1987年

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講演・口頭発表等

  • Oculo-feedbackによる自然な視線誘導法

    鍵本武志,平田 豊

    第20回空間認知と運動制御研究会学術集会(旧JAXA WG)  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)  

    開催地:京都大学(京都)   国名:日本国  

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  • 魚類における眼球運動の予測的適応学習能と体長の関係評価

    棚橋龍二郎,山中都史美,平田 豊

    第20回空間認知と運動制御研究会学術集会(旧JAXA WG)  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)  

    開催地:京都大学(京都)   国名:日本国  

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  • 金魚の傾斜・並進前庭動眼反射の馴化に基づく頭部傾斜推定を担う三半規管・耳石器信号の統合機構に関する一考察

    田所 慎,平田 豊

    第20回空間認知と運動制御研究会学術集会(旧JAXA WG)  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)  

    開催地:京都大学(京都)   国名:日本国  

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  • 瞳孔状態が好感度に及ぼす影響の評価

    日比拓実,平田 豊

    第20回空間認知と運動制御研究会学術集会(旧JAXA WG)  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)  

    開催地:京都大学(京都)   国名:日本国  

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  • 生息環境の視覚背景を利用した運動方向選択的VORゲイン学習

    三木俊太郎,谷本昌志,東島眞一,平田 豊

    第20回空間認知と運動制御研究会学術集会(旧JAXA WG)  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)  

    開催地:京都大学(京都)   国名:日本国  

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  • 予測的反射性眼球運動の持続と再現における速度蓄積機構の役割

    山中都史美,平田 豊

    第20回空間認知と運動制御研究会学術集会(旧JAXA WG)  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)  

    開催地:京都大学(京都)   国名:日本国  

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  • A three-dimensional eye movement measurement system using a monocular camera for sifh and other animal species. 国際会議

    Ueno, T., Tadokoro, S., Shinji, Y., Yamanaka, T., Hirata, Y.

    Society for Neuroscience 2024  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Chicago   国名:アメリカ合衆国  

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  • Goldfish horizontal, torsional, and ver2cal OKR adapta2ons reflect their dis2nc2ve head movement experience. 国際会議

    Tadokoro, S., Miki, S., Ueno, T., Yamanaka, T., Hirata, T., Hirata, Y.

    Society for Neuroscience 2024  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Chicago   国名:アメリカ合衆国  

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  • Memory length of the goldfish predictive optokinetic response. 国際共著 国際会議

    Yamanaka, T., Baker, R., Hirata, Y.

    Society for Neuroscience, 2024  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Chicago   国名:アメリカ合衆国  

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  • Goldfish horizontal, vertical, and torsional OKR adaptations reflect distinctive head motion experience. 国際会議

    Tadokoro, S., Miki, S., Ueno, T., Yamanaka, T., Hirata, T., Hirata, Y.

    Society for Neuroscience 2024  2024年10月 

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    開催年月日: 2024年10月

    記述言語:英語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:Chicago   国名:アメリカ合衆国  

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  • 熱田高校 模擬講義

    2025年3月 

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    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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  • A model of self-motion estimation: resolving the tilt-translation ambiguity in the brain 招待 国際会議

    The 4th Symposium on Multicellular Neurobiocomputing  2025年2月 

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    記述言語:日本語  

    開催地:東北大学  

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  • 生後視覚環境がゼブラフィッシュの空間識形成に与える影響の眼球運動による評価

    三木俊太郎,谷本昌志,東島眞一,平田 豊

    日本視覚学会2025年冬季大会  2025年1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:工学院大学(東京)   国名:日本国  

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  • ライフエンジニアリング特別講義

    2024年12月 

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    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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  • Adaptive predictive control by the cerebellum. 国際会議

    Hirata, Y., Shinji, Y., Yamanaka, T., Miki, S.

    The 2024 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2024)  2024年12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:Ha long Bay   国名:ベトナム社会主義共和国  

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  • ゼブラフィッシュの成長過程における耳石器と三半規管の感覚統合

    三木俊太郎,谷本昌志,東島眞一,平田 豊

    生理学研究所研究会2024「東海地区感覚機能研究会」  2024年12月 

     詳細を見る

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:生理学研究所   国名:日本国  

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  • Adaptive predictive motor control by the cerebellum. 国際会議

    Hirata, Y., Shinji, Y., Yamanaka, T., Miki, S.

    The 2024 International Symposium on Nonlinear Theory and Its Applications (NOLTA2024)  2024年12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:Ha long Bay   国名:ベトナム社会主義共和国  

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  • 「脳の働きとAI技術」 招待

    かすがいいきいきアカデミー  2024年11月  春日井市

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    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  

    開催地:文化フォーラム春日井  

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  • 水平,垂直,回旋性視運動性眼球運動とそれらの学習は自然界の頭部運動特性を反映する

    田所 慎,平田 豊

    第83回日本めまい平衡医学会総会  2024年11月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:名古屋コンベンションセンター(愛知)   国名:日本国  

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  • 第3回中部大学創発鼎談会

    2024年10月  中部大学

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    記述言語:日本語  

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  • 重力と直線加速刺激に対するゼブラフィッシュ仔魚の空間識形成

    三木俊太郎,谷本昌志,東島眞一,平田 豊

    第34回日本神経回路学会全国大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:北海道大学(北海道)   国名:日本国  

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  • 重力と直線加速度刺激に対するゼブラフィッシュ仔魚の空間識形成

    三木俊太郎,谷本昌志,東島眞一,平田 豊

    第34回日本神経回路学会全国大会  2024年9月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:北海道大学(北海道)   国名:日本国  

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  • 小型魚類用三次元眼球運動の単眼カメラ計測システム

    上野貴祐,田所 慎,進士祐介,山中都史美,平田 豊

    第18回Motor Control研究会  2024年8月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:大阪大学(大阪)   国名:日本国  

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  • 金魚の予測的眼球運動は生後いつ獲得されるのか?

    棚橋龍二郎,山中都史美,平田 豊

    第18回Motor Control研究会  2024年8月 

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    記述言語:日本語   会議種別:ポスター発表  

    開催地:大阪大学(大阪)   国名:日本国  

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  • 「低消費エネルギーの脳が実現する高度情報処理と身体制御」

    未来エネルギー研究協会 第24回若手研究者のためのサマースクール  2024年8月 

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    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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  • オープンキャンパス模擬講義

    2024年8月  中部大学

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    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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  • 「脳の体操!錯覚遊びと不思議な世界でボール投げ実験」

    豊山町ジュニアセミナー  2024年8月 

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    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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  • Envisioning the near future of English education from a neuroscience & engineering perspective

    第18回中部大学英語教育セミナー 「AI と英語教育を考える」 シンポジウム "AI and English Education in Japan  2024年6月  中部大学

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    記述言語:日本語  

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  • 瞳孔・眼球運動に現れる脳の状態 招待

    第67回快適性・健康を考えるシンポジウムー「ヒトを測る」ー  2024年4月  日本繊維製品消費科学会 「快適性・健康」研究委員会

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    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  

    開催地:キャンパスプラザ京都   国名:日本国  

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  • Adaptive robot control using artificial and real cerebella 招待

    IEEE BEE Branch Seminar  2024年2月  IEEE BEE Branch

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    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  

    開催地:ボルドー   国名:フランス共和国  

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  • 人工小脳・リアル小脳によるロボット適応制御 招待

    日本ロボット学会 第151回ロボット工学セミナー「脳型ハードウェア技術とそのロボット応用」  2024年1月  日本ロボット学会

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    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  

    開催地:online   国名:日本国  

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  • 目から知る・操る脳状態 招待

    第32回ヒューマンインターフェイス研究会  2022年12月  ヒューマンインターフェイス研究会

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    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  

    開催地:名古屋市工業研究所   国名:日本国  

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  • 小脳と運動の学習

    応用物理学会トータルバイオミメティックス研究グループ基礎講座  2022年11月  応用物理学会トータルバイオミメティックス研究グループ

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    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  

    開催地:online   国名:日本国  

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  • Cerebellar roles in predictive reflexive eye movements and the Dragon Ball effect

    Johns Hopkins Cerebellar Seminars  2022年10月  Johns Hopkins Univ

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

    開催地:online   国名:アメリカ合衆国  

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  • 異重力下でのスポーツパフォーマンスと第六感:神経科学的考察

    第12回宇宙人文社会科学研究会  2021年7月  宇宙人文社会科学研究会

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    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  

    開催地:online   国名:日本国  

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  • 汎用適応制御器としての人工小脳 招待

    自律ロボットシステム開発に向けたMATLAB, Simulink活用ワークショップ ロボティクス・メカトロニクス講演会  2020年5月  Mathworks

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    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  

    開催地:online   国名:日本国  

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  • 未来を予測して目を動かす人と魚 ~VRを用いた脳内眼球運動速度蓄積機構との関係評価~ 招待

    映像情報メディア学会ヒューマンインフォメーション研究会・日本バーチャルリアリティ学会VR心理学研究会合同研究会  2019年11月  映像情報メディア学会ヒューマンインフォメーション研究会,日本バーチャルリアリティ学会VR心理学研究会

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    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  

    国名:日本国  

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  • Acquisition and maintenance of predictive optokinetic response require the cerebellum and the velocity storage mechanism 招待 国際会議

    The Kyoto Symposium on the Eye and Head Movement Control Systems  2019年4月  Society for the neural control of movement

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

    開催地:Memorial Auditorium of the Kyoto University Medical School   国名:日本国  

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  • 運動制御の神経基盤.眼球運動システム 招待

    Motor Control研究会冬季講習  2019年1月  Motor Control研究会

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    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  

    開催地:国立精神・神経センター   国名:日本国  

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  • Cerebellar role in predicitive control of eye movement in fish and humans 招待 国際会議

    The 75th Fujihara seminar: “The Cerebellum as a CNS Hub – from its evolution to therapeutic strategies”  2018年12月 

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

    開催地:Tokyo Medical and Dental University   国名:日本国  

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  • 目から知り,操作する脳 招待

    第10回創発セミナー  2018年9月  中部大学創発学術院

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    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  

    開催地:中部大学   国名:日本国  

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  • Adaptive oculomotor control in fish and humans – from neural mechanism to mathematical modeling, cerebellum-machine interface, artificial cerebellum, robot control, sleepiness prediction, and motor learning facilitation 招待

    NeuroLunch Seminar  2018年9月  Dept. Biological Science, Ohio University School of Art and Sciences

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

    開催地:Ohio University   国名:アメリカ合衆国  

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  • 眼球運動制御の学習機構とロボット制御への応用 招待

    生命体工学セミナー  2018年5月  九州工業大学大学院生命体工学研究科

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    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  

    開催地:九州工業大学   国名:日本国  

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  • 突貫eye情学 招待

    第1回「知の創発」研究拠点プロジェクト研究会  2018年3月  中部大学創発学術院

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    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  

    開催地:中部大学   国名:日本国  

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  • Predictive eye movement control in human and fish: Cerebellum is necessary but not sufficient 招待

    Departments of Neuroscience and Otolalyngology joint Seminar  2017年9月  Departments of Neuroscience and Otolaryngology, Washington University School of Medicine

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

    開催地:Washington University School of Medicine   国名:アメリカ合衆国  

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  • 人と魚における予測性眼球運動制御と新たな運動学習促進法 招待

    Motor Control研究会世話人特別企画先端運動制御学講演  2017年8月  Motor Control研究会

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    記述言語:日本語  

    開催地:中京大学八事キャンパス   国名:日本国  

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  • The cerebellum is necessary but not sufficient for the acquisition of predictive motor control: in the case of optokinetic eye movement in zebrafish, medaka, carp, goldfish, and humans 招待

    Friday lunch seminar  2017年6月  CiNET

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

    開催地:CiNET   国名:日本国  

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  • 魚,サル,人の眼球運動研究から生まれた人工小脳,小脳マシンインタフェース,ドライバ状態検知技術 招待

    なごやサイエンスパーク「サイエンスカフェ2017」  2017年1月  なごやサイエンスパーク

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    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  

    開催地:なごやサイエンスパーク サイエンス 交流プラザ   国名:日本国  

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  • Adaptive control of reflexive eye movements in fish and humans: Goldfish BMI, Artificial cerebellum, and Sleepiness prediction 招待 国際会議

    The Irago Conference 2016  2016年11月  Toyohashi University of Technology

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

    開催地:電気通信大学   国名:日本国  

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  • Predictors of sleepiness in your eyes 招待

    Neuroscience Seminar  2016年8月  Washington University School of Medicine

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

    開催地:Washington University School of Medicine   国名:日本国  

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  • Neural mechanisms of adaptive oculomotor control. from animal experiments, neuronal circuitry modeling, cerebellum-machine interface to robot control, sleepiness detection, and motor learning promotion 招待

    電子情報通信学会ニューロコンピューティング研究会  2016年7月  電子情報通信学会

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    記述言語:英語  

    開催地:沖縄科学技術大学院大学   国名:日本国  

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  • Hyper-gravity accelerates motor learning in goldfish and humans as predicted in Dragon Ball 招待

    Neuroscience Seminar  2015年9月  Washington University School of Medicine

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

    開催地:Washington University School of Medicine   国名:アメリカ合衆国  

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  • What we have learned from the comparison of eye movement performance and plasticity in fish and primates 招待

    The Jenks Vestibular Physiology Laboratory Seminar  2015年8月  The Jenks Vestibular Physiology Laboratory

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

    開催地:Massachusetts Eye and Ear Infirmary   国名:アメリカ合衆国  

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  • 様々な眼球運動とその学習に関するニューロサイエンスと工学応用 ~人工小脳とリアル小脳によるロボット制御,ドラゴンボールのあのシーンの真偽検証など~ 招待

    豊田中央研究所セミナー  2015年6月  豊田中央研究所

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    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  

    開催地:豊田中央研究所   国名:日本国  

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  • Cerebellar dependent adaptation of reflexive eye movements in fish and primates 招待

    The Blazquez Laboratory Seminar  2014年8月  The Vestibular Research Lab, Dept. Otolaryngology, Washington University School of Medicine

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

    開催地:Washington University School of Medicine   国名:アメリカ合衆国  

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  • 眼球運動の運動学習メカニズム理解とBMI, ロボット制御, 居眠り運転防止技術への応用 招待

    平成26年度第2回ブレインウェア研究会  2014年6月  ブレインウェア研究会

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    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  

    開催地:東北大学電気通信研究所   国名:日本国  

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  • Understanding of reflexive eye movement control by neurophysiology, modeling-simulation, and brain-machine interface 招待

    Oculomotor group seminar  2013年11月  Oculomotor group, University of Washington

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

    開催地:University of Washington   国名:アメリカ合衆国  

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  • From fish VOR to human VOR 招待

    Neuroscience seminar  2013年3月  Putra Malaysia University

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

    開催地:Putra Malaysia University   国名:マレーシア  

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受賞

  • 第83回日本めまい平衡医学会総会・学術講演会 ポスタ賞

    2024年11月   「水平、垂直、回旋性視運動性眼球運動とそれらの学習は自然界の頭部運動特性を反映する」

    田所 慎,平田 豊

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    受賞区分:国内学会・会議・シンポジウム等の賞  受賞国:日本国

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  • 第22回若手研究者のためのサマースクールポスターセッション特別賞

    2022年8月   未来エネルギー研究協会  

    平田研究室

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  • 第21回若手研究者のためのサマースクールポスターセッション特別賞

    2021年8月   未来エネルギー研究協会  

    平田研究室

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  • 第19回若手研究者のためのサマースクールポスターセッション特別賞

    2019年8月   未来エネルギー研究協会  

    平田研究室

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  • 第18回若手研究者のためのサマースクールポスターセッション特別賞

    2018年8月   未来エネルギー研究協会  

    平田研究室

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  • 情報・システムソサイエティ論文編集感謝状

    2018年5月   電子情報通信学会  

    平田 豊

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  • 最優秀研究賞

    2017年8月   日本神経回路学会   並進・傾き運動識別の曖昧性を解決する小脳神経回路モデル

    平田 豊

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  • 第17回若手研究者のためのサマースクールポスターセッション特別賞

    2017年8月   未来エネルギー研究協会  

    平田研究室

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  • ヒューマンコミュニケーション賞

    2014年12月   電子情報通信学会   ヒトと魚における周期的視覚刺激に対する予測性眼球運動の獲得

    三木俊太郎, 浦瀬康平, Robert Baker, 平田 豊

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  • 論文賞

    2013年5月   電子情報通信学会   小脳・マシンインタフェースによる単一Purkinje 細胞活動と運動学習の因果関係直接評価法

    片桐和真, 田中良幸, 平田 豊

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  • 優秀研究賞

    2011年12月   日本神経回路学会   小脳ブレインマシンインターフェースによるモータ適応制御

    片桐和真, 田中良幸, 平田 豊

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  • 伊藤正男最優秀ポスター賞

    2011年9月   国際小脳学会  

    平田 豊, 片桐和真, 田中良幸

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  • 電子情報通信学会猪瀬賞

    1996年  

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    受賞国:日本国

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  • 電子情報通信学会論文賞

    1996年  

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    受賞国:日本国

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 生物規範的情報処理モデルの実機実装と適応制御

    研究課題/領域番号:24H02338

    2024年4月 - 2029年3月

    制度名:科研費学術変革領域研究A計画班

    研究種目:学術変革領域研究(A)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊, 奥野 弘嗣, 安川 真輔

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    担当区分:研究代表者 

    配分額:139880000円 ( 直接経費:107600000円 、 間接経費:32280000円 )

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  • 脳神経マルチセルラバイオ計算に関する総括

    研究課題/領域番号:24H02329

    2024年4月 - 2029年3月

    制度名:科学研究費助成事業

    研究種目:学術変革領域研究(A)

    提供機関:日本学術振興会

    山本 英明, 香取 勇一, 松井 鉄平, 谷井 孝至, 平野 愛弓, 正水 芳人, 神谷 温之, 河野 崇, 平田 豊

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    配分額:60840000円 ( 直接経費:46800000円 、 間接経費:14040000円 )

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  • 空間識の幾何による重力覚解明と感覚拡張世界創出

    研究課題/領域番号:22717224

    2022年 - 2027年

    研究種目:戦略的な研究開発の推進/戦略的創造研究推進事業/CREST

    提供機関:科学技術振興機構

    平田 豊

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    自己の姿勢や運動状態の知覚を空間識と呼ぶ.空間識は主に,前庭覚,視覚,体性感覚からの異種感覚情報を統合することにより形成される.地球上で進化・発達した動物は,鉛直下向1Gで不変な重力を参照基準軸とし,その脳内推定値である重力覚を基に空間識を形成する.本研究では,異種多感覚統合による重力覚ならびに空間識形成の神経機構を新たな計算理論により定式化し,空間識を操作する方法を確立する.

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  • 予測動作を獲得する小脳・脳幹神経回路の情報処理機構理解と脳型予測制御器の構築

    研究課題/領域番号:20H04286

    2020年4月 - 2024年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    研究種目:基盤研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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    配分額:17290000円 ( 直接経費:13300000円 、 間接経費:3990000円 )

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  • 運動制御・学習の発達における小脳神経回路機能モジュールの時空間光解析

    研究課題/領域番号:19K06756

    2019年4月 - 2022年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(C)

    研究種目:基盤研究(C)

    提供機関:日本学術振興会

    津田 佐知子, 平田 豊

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

    今年度は、ゼブラフィッシュ小脳におけるプルキンエ細胞の集団活動について、その時空間的な特徴を明らかにするため、小脳広域カルシウムイメージングと定量解析を、受精後6日胚の稚魚において実施した。具体的には、比較的少数のプルキンエ細胞集団からなるクラスターの時空間的なダイナミクスに加え、これらのなすネットワーク構造の可視化と定量化を行った。その結果、無刺激条件下において、プルキンエ細胞のネットワーク構造はダイナミックに変動しており、さらに刺激入力にともない大きな変化が見られた。また、発生ステージに沿った解析を行った結果、受精後6日胚にみられた、近傍のプルキンエ細胞集団での高い同調活動は、3日胚においては顕著には見られなかった。さらに、Nitroreductaseにより顆粒細胞特異的な細胞死を誘導した個体について、プルキンエ細胞の活動イメージング解析を実施した。
    膜電位イメージングについては、高感度・高速のGEVIであるArcLight、ASAP3bのゼブラフィッシュへの導入を行った。ArcLightについては、プルキンエ細胞特異的な発現を可能とするコンストラクトを作成し、transient発現実験により、プルキンエ細胞におけるArcLightの発現を確認した。また、小脳Gal4系統を用いた観察により、登上線維などにおける発現も可能となった。これらについて現在膜電位イメージング解析を実施中である。ASAP3bについては、神経組織での発現が確認されたことからUAS系統を作成中である。

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  • 実機制御への応用を目指した予測性運動制御を実現する脳幹・小脳ループの神経機構理解

    研究課題/領域番号:18KK0286

    2018年10月 - 2021年3月

    制度名:科学研究費助成事業 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    研究種目:国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊, 加藤 明, LEE Jaeryoung, 小野 誠司

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    配分額:17940000円 ( 直接経費:13800000円 、 間接経費:4140000円 )

    本研究では,動物に見られる予測性適応運動制御の神経機構を理解し,その工学的実現を目指す.具体的には,ほとんどの脊椎動物で観測される眼球運動である視運動性眼球運動(OKR)に着目し,ヒト,サル,マウス,ならびに金魚を対象として,種横断的にOKRの予測性適応制御の行動特性と神経機構を明らかにすることを目的とする.また,こうした予測性適応制御を実現する神経機構を人工脳として計算機上に実装し,制御コントローラとしてロボットの予測性適応制御に応用することにより,その工学的有効性を示すことを目的とする.
    本研究では,国内外の共同研究チームにより,次の4つのレベルの研究を進め,上記目的の達成を目指す:① 行動,② 神経細胞活動,③ 神経ネットワーク,④ 工学応用.
    2018年度は,研究代表者(平田)と分担者(Lee)が海外共同研究者の研究室(Washington University School of Medicine, Drs. Pablo Blazquez & Tatyana Yakusheva Lab)を3月に訪れ,サルとマウスを用いた実験環境(行動実験ならびに神経細胞活動計測実験)の整備と予備実験(行動実験)を実施した.また,並行して,分担者小野の研究室ではヒトを用いた行動実験環境を,分担者加藤の研究室では遺伝子改変マウスを用いた行動ならびに神経細胞活動計測実験環境の整備を進めた.研究代表者の研究室では,金魚を用いた行動ならびに神経細胞活動計測実験を進めるとともに,これらの実験データを再現可能な小脳と脳幹の間で形成される神経回路ループに関するモデルの構築と,シミュレーション解析・評価を実施した.

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  • 異なる運動制御と学習に関わる小脳内部メカニズムとその汎用性に関する研究

    研究課題/領域番号:17K12781

    2017年4月 - 2019年3月

    制度名:科学研究費助成事業 若手研究(B)

    研究種目:若手研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    稲垣 圭一郎, 平田 豊, BLAZQUEZ M, Pablo, YAKUSHEVA Tatyana

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

    本研究では,小脳の運動制御・学習の基本メカニズムとその汎用性の理解を目指して前庭動眼反射運動学習と並進運動と傾き運動の識別という双方課題を実現しうる小脳数理モデルを構築するとともに,それらの計算機シミュレーションを実施した.本研究により,小脳平行線維とプルキンエ細胞間の可塑性によって,運動に関連する入力信号が学習のゴールに対応するように調整されることで運動学習が成立していることを明らかにした.さらに同小脳モデルで並進・傾き運動の識別メカニズムについても学習や小脳内細胞活動の再現が可能であることを示した.こうした結果から,小脳の運動制御・学習の基本メカニズムに高い汎用性が伴うことを示した.

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  • 予測性適応制御を実現する小脳神経回路網の機能理解と実機制御への応用

    研究課題/領域番号:16H02901

    2016年4月 - 2020年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    研究種目:基盤研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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    配分額:17680000円 ( 直接経費:13600000円 、 間接経費:4080000円 )

    本研究の目的は,我々の脳で実現される予測性適応運動制御の神経機構を理解し,それを工学的に実現して,ロボットや医療機器等の実機制御に応用することにある.本研究では,次の4つのレベルの研究を進め,この目的の達成を目指す:1) 行動,2) 神経細胞活動,3) 神経ネットワーク,4) 工学応用.
    1)では,金魚を用いた視運動性眼球運動(OKR)周期同調実験を実施する.OKRの周期同調は1997年にMash & Bakerにより報告された予測性眼球運動であり,関連する神経経路の理解度の高さや現象の定量化のしやすさなどから,予測性運動制御の神経機構を探る上での好例と考えられる.2)では,金魚の周期同調学習前・中・後の小脳神経細胞活動を計測する.3)では,小脳神経回路を陽に記述したOKRモデルの構築と,周期同調学習シミュレーション解析を行う.4)では,小脳の数理モデルを実時間動作可能なように簡略化し,予測性適応制御コントローラとしての応用可能性を明らかにする.
    本プロジェクト3年目の平成30年度は,上記3)と4)の研究を進めた.3)については,昨年度末までに構築した数理モデルを1)ならびに2)のアプローチによって新たに得られた知見を基に拡張し,予測性OKRを再現可能なモデルが一通り完成した(2019年7月に国際会議Computational Neuroscience Meetingで発表予定).4)については,FPGA(Field-Programmable Gate Array)上に小脳モデルを実装し,適応制御コントローラとして実時間実機制御を遂行するための準備を進めた.
    また,1)と2)の一部に関するこれまでの成果をまとめ2018年11月に学術論文としてJournal of Neuroscience誌に発表した.

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  • 運動の制御と学習に関わる小脳・脳幹ループの役割理解と実機制御への応用

    研究課題/領域番号:24300115

    2012年4月 - 2016年3月

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(B)

    研究種目:基盤研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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    配分額:13260000円 ( 直接経費:10200000円 、 間接経費:3060000円 )

    生体特有の適応運動制御機構を工学的に実現することを目指し, 生体運動制御の脳内メカニズムを探り, 得られた知見をロボットや医療機器等の実機制御に応用することを目的とした.以下の成果を得た:1)眼球運動学習時の小脳と脳幹神経活動を記録し,学習に伴う脳内信号伝達変化を見出した.2)これらの結果をもとに小脳・脳幹ループを陽に記述した眼球運動の数理モデルを構築し,その有効性を確認した.3)このモデルを実時間動作が可能となるよう改良し,実機適応制御器としてロボット制御に応用して,有効性を実証した.4)金魚小脳によるロボット適応制御を実現するための小脳・マシンインタフェースを開発し,実験環境を整備した.

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  • 乗物運転手の眠気予兆検知システム実用化に関する研究

    研究課題/領域番号:10102229

    2010年

    研究種目:産学が連携した研究開発成果の展開/研究成果展開事業/研究成果最適展開支援プログラム(A-STEP)/探索タイプ

    提供機関:科学技術振興機構

    平田 豊

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    本研究は居眠り運転を防止するために、運転手の眠気の「予兆」を検出する技術に関するものである。従来の居眠り運転防止装置は、何らかの生体信号から「居眠り」を検出する方式がほとんどであった。そのため、眠りかけた状態で注意を喚起されても、回避動作が一瞬遅れ事故に到るという問題があった。そこで、ヒトが眠気を自覚する前から変化し始める『眼』の動作があることに着目し、その動作を検出する技術を開発した。本研究では、この技術を実用化するために、運転手への装着が不要な、非接触型の眼球運動計測システムを開発する。

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  • 運動学習を実現する小脳内情報処理の理解と実機モータ制御への応用

    研究課題/領域番号:21500298

    2009年 - 2011年

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(C)

    研究種目:基盤研究(C)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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

    運動学習の中核を担う小脳内情報処理機構を魚類を用いた神経生理学実験により明らかにした.また,その知見を数理モデルとして集約し,計算機内に実装して,ロボットアーム等に用いられる実機モータの制御に応用することに成功した.

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  • 運動の学習を実現する小脳内情報処理に関する研究

    研究課題/領域番号:18500231

    2006年 - 2008年

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(C)

    研究種目:基盤研究(C)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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    配分額:4040000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:540000円 )

    小脳を中核として実現される運動学習に関わる脳内情報処理機構を、電気生理学的手法を用いた動物実験により探り、得られた結果をもとに計算機上に数理モデルを構築し、その妥当性を確認した。また、このモデルによる実機モータ制御を試み、小脳モデルが実機モータの適応制御に有効であることを実証した。

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  • 瞳孔の対光反射により頭蓋内圧を非侵襲的に評価する工学的解析方法の開発と臨床応用

    研究課題/領域番号:18591610

    2006年 - 2008年

    制度名:科学研究費助成事業 基盤研究(C)

    研究種目:基盤研究(C)

    提供機関:日本学術振興会

    上野 俊昭, 平田 豊, 平田 豊

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    配分額:3910000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:510000円 )

    瞳孔の対光反射をベッドサイドで測定できるシステムを開発した。本システムではリアルタイムで両眼同時測定が可能であり瞳孔反応の種々のパラメーターを解析することできる。これまでの測定データからは頭蓋内圧と瞳孔反応に相関があることが示唆された。今後、臨床現場で頭部外傷・脳卒中・脳腫瘍などの頭蓋内圧亢進を生じる可能性のある患者において、早期に頭蓋内圧亢進を捉えることが可能となり予後の改善に役立つことが期待される。

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  • 眼球運動運動学習に関する生理工学的研究

    研究課題/領域番号:13780643

    2001年 - 2002年

    制度名:科学研究費助成事業 若手研究(B)

    研究種目:若手研究(B)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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    配分額:2500000円 ( 直接経費:2500000円 )

    前庭動眼反射(VOR)は頭部運動時に眼球をそれとは反対方向に同じ速さで動かし,安定した視覚を得るための反射性眼球運動である。VORは成長や老化に伴う眼球筋肉系の特性変化や、左右逆転プリズム等により実験的に作り出される前庭-視覚情報の競合に対し、コントローラの特性を適応的に変化させる運動学習系である。本研究では、工学的手法と生理・解剖学的手法を融合したアプローチにより、こうしたVORの運動制御ならびに運動学習のメカニズムを解明することを目的とした。実験動物にはリスザルを用いた。まず、従来の解剖学的知見に基づき、サルVORに関わる神経回路網を機能別に構成された複数の伝達関数により記述した。次に、サルのVOR運動学習実験を行い、学習前、中、後で頭部運動、視覚刺激、眼球運動ならびにVOR運動学習に関わる小脳片葉のPurkinje細胞発火パターンを同時計測した。そして、これらのデータから学習前・中・後の各伝達関数の特性を同定した。その結果、頭部運動情報を処理するもののうち、小脳片葉を含む経路ならびに小脳片葉を含まない経路で伝達関数に変化がみられた。これより、VORの運動学習と記憶には小脳片葉の他に少なくとも1つの脳内部位が関与していると結論できる。モデル構造と解剖学的知見との対応から、そうした脳内部位として、小脳片葉から投射を受けるDorsal Y groupならびに前庭神経核Flocculus Target Neuronsが有力候補として挙げられる。本研究ではさらに,垂直性VORでは上下方向で反対方向にVOR適応を誘発できることを示した。すなわち,上方向の頭部運動時には眼球速度/頭部速度で定義されるゲインが増加し,同時に下方向では減少するような適応が起こる。この結果は,VOR運動学習の脳内適応部位が上下方向の信号を独立に処理できる場所にあることを示唆している。

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  • 眼球運動を例とした小脳運動学習の神経回路モデルに関する生理工学的研究

    研究課題/領域番号:13210129

    2001年

    制度名:科学研究費助成事業 特定領域研究(C)

    研究種目:特定領域研究(C)

    提供機関:日本学術振興会

    平田 豊

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    配分額:3300000円 ( 直接経費:3300000円 )

    頭部運動時に生じる網膜上の視覚画像の"ずれ"を補償する前庭動眼反射(VOR)は,成長や老化等に伴う効果器(眼球筋系)の特性変化や左右逆転プリズム等により実験的に作り出される前庭-視覚情報の競合に対し,コントローラーの特性を適応的に変化させる適応制御系として捕えられる。霊長類では,小脳"flocculus(FL)を破壊するとVORの適応が生じなくなることから,FLがこの適応に深く関与しているものと考えられる。これまで,Ito(1982)は長期抑制(LTD)を基礎過程としたVOR適応の学習メカニズムを提案した(Flocculus Hypothesis)。しかしながら,VORに関わる神経回路網はマルチモーダルな感覚情報(前庭,視覚,efference copy信号)を統合し運動司令を生成する並列・多段の情報処理過程からなるフィードバック制御系であり,VOR適応におけるFLの役割や記憶の座を特定することは容易ではない。その結果,FL Hypothesisに反する結果も提出されている。本研究では,こうしたVOR適応における小脳の役割を,制御・情報論的観点から明らかにすることを目的とした。
    まず、生理・解剖学的知見を忠実=反映させたVORシステムの数理モデルを定式化し、システム同定理論に基づきVOR適応の座を特定するための生理実験をデザインした。この実験はサルのVOR適応の前・中・後に視覚-前庭競合刺激中の小脳FL Purkinje細胞の応答を記録するものである。次にこの実験を実施し,VORゲイン0.4から1.5の範囲で53個のPurkinje細胞の応答を記録した(実験は海外共同研究者(S.M.Highstein Washington Univ. School of Med.)のもとで実施した)。このデータに考案したシステム同定手法を適用した結果、VOR適応が小脳FLを含むサブシステムと含まないサブシステム(前庭神経核)の2箇所で生じていることが示された。また、後者の変化はVOR適応を促す方向であったのに対し、前者は抑制するものであった。現在、同定された数理モデルを計算機上に実装し、VOR適応における小脳ならびに前庭神経核の役割を明らかにするためのシミュレーション解析を進めている。

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