メニュー

人間医工学研究室(簑研究室) - 関東学院大学 理工学部 健康・スポーツ計測コースのホームページです

お問い合わせフォーム

研究室紹介LABORATORY INTRODUCTION

新着情報NEWS

2019年9月 Hearing and Speech Laboratory, Prof. F.G. Zeng Lab., University of California at Irvineのセミナーにおいて、``Spiking Neuron Model with Auditory-Limbic Interactions for Understading Tinnitus''と題して、簑が発表しました。なお、当該課題はUCIと簑研究室の共同研究によって遂行されており、セミナーは科研費(基盤研究C:18K10692)(研究代表者:簑弘幸)の一部補助により開催されました。
2019年9月 生体医工学シンポジウム2019(徳島大学、徳島市)で、「抑制性介在ニューロンが海馬 CA1 ニューラルネットワークモデルのスパイク間隔を遅延させる」と題して、簑研究室所属の森 亮介くん(博士前期課程2年)が発表しました。
2019年8月 卒業研究基礎の3年仮配属生、卒業研究4年生と大学院の学生らとともに、野島のバーベキュー場(横浜市金沢区野島)で、夏休み前の宴会を開催しました。
2019年7月 41st Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Berlin, Germanyで``Information transmission in an auditory nerve fiber model stimulated by a simultaneous pulse rate- and amplitude-modulated (PRAM) waveform''と題して、簑研究室所属の川瀬 結芽子さん(学部3年)が発表しました。詳しくは→こちらのページをご覧ください。
2019年7月 41st Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Berlin, Germanyで``High rate pulsatile stimuli can improve information transmission of sub-threshold stimuli in a hippocampal CA1 neural network model''と題して、簑研究室所属の森 亮介くん(博士前期課程2年)が発表しました。詳しくは→こちらのページをご覧ください。
2019年7月 卒業研究中間発表会で学部生5名が発表しました。その後、卒業研究基礎の3年仮配属生を招いて、学部4年生に加えて院生とともに、打ち上げの宴会(学内)が開催されました。
2019年7月 2019年度卒業研究基礎を履修する7名(3年生)が仮配属されました。
2019年6月 第58回日本生体医工学会大会(沖縄、宜野湾市)で、「音響刺激と電気刺激に対する聴神経線維モデルのスパイク応答の統計的性質:電気刺激波形設計への展開」と題して、簑が発表しました。
2019年5月 論文誌''Hearing Research"の査読において顕著な貢献を行ったことに対し、簑がOutstanding Reviewerとして認められました。詳細は次のリンクでご覧ください。→ こちら
2019年4月 ``Modeling of Spike Trains in Auditory Nerves with Self-Exciting Point Processes of the von Mises Type'' と題して簑が執筆した研究論文がBiological Cybernetics, Vol. 113, No. 3, pp. 347-356に掲載されました。なお、当該論文は、科研費(基盤研究C:18K10692)(研究代表者:簑弘幸)、及び科研費(基盤研究C:15K0139)(研究代表者:簑弘幸)の研究目的と実施計画に沿って遂行された成果の一部となります。詳細はこちらをご覧ください。→ PDF
2019年3月 理工学部理工学科健康・スポーツ計測コース、及び電気・電子コースの合計8名の学部生が卒業しました。
2019年2月 卒業研究最終発表会で学部4年生が発表しました。その後、4年生と仮配属の3年生、そして2年生も加わり、宴会(横浜市金沢区)が開催されました。
2018年12月 森 亮介くん(博士前期課程1年、簑研究室所属)が筆頭著者として執筆した「高レートパルス状電気刺激による循環型ニューロンモデルでの閾値未満シナプス電流刺激の伝達強化」と題した研究論文(研究速報)が日本生体医工学会雑誌「生体医工学」Vol.56 No.4 pp.164-167 2018に掲載されました。
2018年12月 伊豆一碧湖(静岡県伊東市吉田)で冬ゼミ合宿を開催しました。
2018年12月 日本生体医工学会専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会(第59回)(早稲田大学、新宿区)において、「von Mises型自己励起点過程におけるパラメータの最尤推定:神経の不応期特性の推定」と題して、簑が発表しました。詳しくは→こちらのページをご覧ください。
2018年11月 学内で開催された第25回理工学部、建築・環境学部教養学会ミニ講演会 (理科系学生のための英語講演会)において、「Brain and Drug Addiction: Drug Can Modulate Reward System(脳と薬物依存)」と題して、簑が講演しました。詳しくは→こちらのページをご覧ください。
2018年10月 2018年度 統計数理研究所 共同研究集会「生体信号・イメージングデータ解析に基づく医療・健康データ科学の展開」(立川市)において、「聴覚系神経補綴における最適電気刺激波形の設計」と題して、簑が発表しました。
2018年9月 生体医工学シンポジウム2018(名古屋工業大学、名古屋市)で、「高レートパルス状電気刺激による循環型ニューロンモデルでの閾値未満シナプス電流刺激の伝達強化」と題して、簑研究室所属の森 亮介くん(博士前期課程1年)が発表しました。
2018年9月 卒業研究中間発表会で学部生8名が発表しました。その後、日を改めて、学部4年生に加えて院生とともに、打ち上げの宴会(学内)が開催されました。
2018年9月 Hearing and Speech Laboratory, Prof. F.G. Zeng Lab., University of California at Irvineのセミナーにおいて、``Tinnitus Neuron Modeling''と題して、簑が発表しました。なお、当該課題はUCIと簑研究室の共同研究によって遂行されており、セミナーは科研費(基盤研究C:18K10692)(研究代表者:簑弘幸)の一部補助により開催されました。
2018年8月 卒業研究基礎の3年仮配属生を招いて、卒業研究4年生と大学院修士、博士の学生らに加え、看護学部の学部4年生とともに、野島のバーベキュー場(横浜市金沢区野島)で、夏休み前の宴会を開催しました。
2018年7月 40th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Honolulu, HI, USAで``Statistical properties of neural spike trains in response to rate-amplitude-modulated pulsatile electric stimuli in an auditory nerve fiber model''と題して、簑研究室所属の岩崎 真子さん(学部4年)が発表しました。詳しくは→こちらのページをご覧ください。
2018年7月 40th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Honolulu, HI, USAで``High Rate Pulsatile Stimuli can Enhance the Detection of Sub-threshold Signals in a Hippocampal CA1 Neural Network Model''と題して、簑研究室所属の森 亮介くん(博士前期課程1年)が発表しました。詳しくは→こちらのページをご覧ください。
2018年7月 2018年度卒業研究基礎を履修する5名(3年生)が仮配属されました。
2018年6月 第57回日本生体医工学会大会(札幌市)でのセッション「生体信号計測・解釈」において、簑が座長を務めました。
2018年6月 第57回日本生体医工学会大会(札幌市)で、「Evaluating the estimation accuracy in random point processes for the analysis of neural spike trains」と題して、簑が発表しました。
2018年4月 大学院工学研究科電気工学専攻人間健康医工学専修博士前期課程の学生が1名入学しました。
2018年3月 理工学部理工学科健康・スポーツ計測コース、及び電気・電子コースの合計6名の学部生が卒業しました。また、大学院電気工学専攻情報システム工学専修博士前期課程の学生が1名修了しました。
2018年2月 卒業研究最終発表会で学部4年生が発表しました。その後、宴会(横須賀市追浜)が開催されました。卒業研究発表会の最優秀発表賞を本研究室のアピワットくん、森くんが授賞しました。
2017年12月 伊豆一碧湖(静岡県伊東市吉田)で冬ゼミ合宿を開催しました。
2017年12月 日本生体医工学会専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会(第57回)(早稲田大学、新宿区)において、「von Mises 型不規則点過程におけるパラメータの最尤推定」と題して、簑が発表しました。
2017年10月 統計数理研究所 研究集会「生体信号・イメージングデータ解析に基づくダイナミカルバイオインフォマティクスの展開」(立川市)において、「レートと振幅が変調されたパルス状電気刺激に対する聴神経モデルのスパイク応答」と題して、簑が発表しました。
2017年9月 学部4年生が1名卒業しました。
2017年9月 卒業研究中間発表会で学部生6名が、最終発表会で学部生1名が発表しました。その後、学部4年生に加えて、院生、卒研基礎で仮配属の学部3年生らとともに、打ち上げの宴会(横須賀市追浜)が開催されました。
2017年8月 卒業研究基礎の3年仮配属生を招いて、卒業研究4年生と大学院修士、博士の学生らとともに、野島のバーベキュー場(横浜市金沢区野島)で、夏休み前の宴会を開催しました。
2017年7月 39th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Jeju, Koreaで、Oral Session ``Physiological Systems Modeling I''にて、簑がco-chairを務めました。
2017年7月 39th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Jeju, Koreaで``Detection of micturition desire with monitoring heart rates in elderly women: implication of inactivity in parasympathetic nervous system''と題して、簑研究室所属の留畑 寿美江さん(博士後期課程1年)が発表しました。
2017年7月 39th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Jeju, Koreaで``Periodic electric stimuli can enhance the detection of subthreshold signals in a hippocampal CA1 neuron model''と題して、簑研究室所属の森 亮介くん(学部4年)が発表しました。
2017年7月 39th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Jeju, Koreaで``Neural Spike Trains in Response to Rate-Amplitude-Modulated Pulsatile Electric Stimuli in an Auditory Nerve Fiber Model''と題して、簑が発表しました。
2017年7月 2017年度卒業研究基礎を履修する9名(3年生)が仮配属されました。
2017年5月 第56回日本生体医工学会大会(仙台市)で、「レート変調されたパルス状電気刺激に対する聴神経線維モデルのスパイク応答列」と題して、簑が発表しました。
2017年4月 大学院工学研究科総合工学専攻電気工学専修博士後期課程の学生が1名入学しました。
2017年3月 理工学部理工学科健康・スポーツ計測コース第1期生の6名を含む7名の学部生が卒業しました。
2017年2月 卒業研究最終発表会で学部4年生が発表しました。その後、宴会(横須賀市追浜)が開催されました。卒業研究発表会の最優秀発表賞を本研究室の根本くん、福田くんが授賞しました
2016年12月 伊豆一碧湖(静岡県伊東市吉田)で冬ゼミ合宿を開催しました。
2016年12月 日本生体医工学会専門別研究会 生体信号計測・解釈研究会(第55回)(横浜市)において、「正弦波で振幅変調されたパルス状電気刺激に対する聴神経モデルのスパイク応答: von Mises 型自己励起点過程によるモデリング」と題して、簑が発表しました。
2016年11月 8th International Workshop on Biosignal Interpretation, Osaka International House, Osaka, Japanで開催されたOral session: Signal processing for brain computer interface (BCI)は、科研費(基盤研究C:15K0139)(研究代表者:簑弘幸)の補助を受けて開催されました。
2016年11月 8th International Workshop on Biosignal Interpretation, Osaka International House, Osaka, Japanで、「Random point process modeling of the spike trains in response to sinusoidally modulated pulsatile electric stimuli in auditory nerve fiber models」と題してポスターセッションで、簑が発表しました。
2016年9月 学部4年生が1名卒業しました。
2016年9月 卒業研究中間発表会で学部生7名が、最終発表会で学部生2名が発表しました。その後、学部4年生に加えて、院生、卒研基礎で仮配属の学部3年生らとともに、打ち上げのボウリング大会(八景ボウル)と、宴会(横浜市金沢区)が開催されました。
2016年8月 38th Annual International Conference of the IEEE in Medicine and Biology Society, Walt Disney Contemporary Resort, Orlando, FL, USAで、簑研究室所属の3名の学生がそれぞれ演題を発表しました。Modeling of the Spike Trains of Electrically Stimulated Auditory Nerve Fiber Models with Inhomogeneous Poisson Processと題して、森亮介君(学部3年)が発表しました。Phase Locked Spike Responses to Sub-Threshold Periodic Synaptic currents with Pulsatile Electric Stimuli in a Single Hippocampal CA1neuron Model」と題して、根本 鷹彦君(学部4年)が発表しました。A Pulse Rate of Electric Stimuli to Better Encode Periodic Information into a Spherical Bushy Neuron Model of the Anteroventral Cochlear Nucleus」と題して、関谷 愛斗君(大学院M1)が発表しました。

2016年7月

卒業研究基礎の3年仮配属生を招いて、卒業研究4年生と修士の学生らとともに、野島のバーベキュー場(横浜市金沢区野島)で、夏休み前の宴会を開催しました。
2016年7月 2016年度卒業研究基礎を履修する6名(3年生)が仮配属されました。

2016年4月

第55回日本生体医工学会大会(富山市)で、「聴神経線維モデルでの電気刺激に対するスパイク応答列の不規則点過程によるモデリング」と題して、簑が発表しました。
2016年4月 第55回日本生体医工学会大会(富山市)でのセッション「生体信号計測・解釈 ~神経系信号解釈~」を、簑が企画しました。
2016年3月 学部4年生5名が卒業しました。
2016年2月 卒業研究最終発表会で学部4年生が発表しました。その後、打ち上げのカラオケ大会、宴会(横須賀市追浜)が開催されました。
2015年12月 伊豆一碧湖(静岡県伊東市吉田)で冬ゼミ合宿を開催しました。

研究内容

1. 聴覚神経補綴(ほてつ)

聴覚を失った患者さんの機能しなくなった内耳の有毛細胞をバイパスして、外界の音環境を電気刺激で聴神経に伝える医療技術は、人工内耳と呼ばれています。

聴覚神経補綴(ほてつ)

人工内耳は、図のように、手術によって埋め込まれた電極からパルス状の電気信号を刺激として与え、聴神経にその応答としての活動電位を発生させます。

しかしながら、現状の人工内耳では健常者のような活動電位の応答を発生させることができず、装置を埋め込んだ患者さんの脳では異なる音が認知されてしまいます。そこで適切にパルス状電気信号を設定することで、健常者の応答に近づけられるのではないかと期待されています。

世界中の多くの研究室ではネコなどの哺乳動物を使って実験を積み重ねていますが、昨今は神経科学の発展と、コンピュータの計算速度の飛躍的な発展によって、コンピュータ上で図に示されるような聴神経モデルを構築して、電気刺激に対する応答をシミュレーションすることが可能となってきました。

聴覚神経補綴(ほてつ)

聴覚神経補綴(ほてつ)

本研究室では、米国アイオワ大学耳鼻咽喉科学教室に勤務していた当時に構築した、確率イオンチャネルが組み込まれた聴神経線維モデルを用いて、コンピュータ上でシミュレーションを行い、どのような電気刺激波形が音環境の情報を適切に伝えられるのかを調査しています。

近年の研究成果として、聴神経線維モデルのスパイク列応答が、von Mises分布の周期関数で表現される強度過程で特徴づけられた自己励起点過程で表現されうることを明らかにしたことがあげられます。このことは、電気刺激波形の形状を、自己励起点過程の強度過程を特徴づけるvon Mises分布による周期関数、あるいはそのパラメータを仲介して、音響刺激による内有毛細胞シナプスによるスパイク列と電気刺激によるスパイク列の二つの周期関数を一致させるという意味で、最適に設計することへの一定の見通しを与えています。なお、これらの研究は、科研費(基盤研究(C):15K0139「人工内耳での電気刺激波形最適設計」)(研究代表者:簑弘幸)の補助を受けて遂行されました、

2. 生体信号解析

神経系で情報伝送を担う活動電位発火(スパイク)系列を、確率点過程でどのようにモデリングできるかを調査しています。

確率点過程は、その応用に際し、主に、単位時間あたりの点事象生起数、すなわち強度関数、が非負で時間とともに変化しない一様ポアソン過程、強度関数が非負で時間とともに変化する確定的な関数で表現される非一様ポアソン過程、そして強度過程が確率過程となる二重確率ポアソン過程に大別されます。

生体信号解析

本研究室では、図に示されるように、周期的パルス状波形(グラフ上段)による電気刺激の繰り返しに対するスパイク発火応答の観測(グラフ中段)から、強度関数が正弦的な周期関数(グラフ下段)となる非一様ポアソン過程を特徴づけるパラメータを最大尤度推定(図の右側)。

推定されたパラメータと電気刺激波形との関係から、どのような電気刺激波形が最適な情報伝送をもたらすかを調査しています。

3. 人間情報計測

無侵襲的に計測できる脳波、NIRS、心電図などから、機械操作など課題遂行時における、人間のパフォーマンスを調査しています。また、聴覚や嗅覚の刺激によって、そのパフォーマンスがどのように変調されるかについても調査しています。

生体計測

メンバー

教員:簑弘幸

教員:簑 弘幸(みの ひろゆき)

■略歴
学歴:東京電機大学工学部第一部電気通信工学科卒、早稲田大学大学院理工学研究科電気工学専攻修士課程了、博士(工学)(早稲田大学)。

職歴:順天堂大学医学部生理学第一講座助手、東邦大学理学部情報科学科助手、講師、同大学院理学研究科情報科学専攻講師、Visiting Researcher in Electronic System, and Signal Research Laboratory, Washington University in St. Louis, MO, USA、Senior Research Associate, Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University, OH, USA、Associate Research Scientist, Department of Otolaryngology, The University of Iowa College of Medicine, IA, USA、鈴鹿医療科学大学医用工学部医用情報工学科助教授、同大学院保健衛生学研究科医療画像情報学専攻助教授、関東学院大学工学部電気電子情報工学科助教授、准教授、教授、Visiting Scientist, Visiting Faculty, Department of Psychology, University of Washington at Seattle, WA, USA、を経て、現在、関東学院大学理工学部電気学系教授、同大学院工学研究科電気工学専攻、総合工学専攻博士後期課程指導教授。
現在に至る。

■所属学会
Senior Member, IEEE(米国電気電子学会), 日本生体医工学会会員

■連絡先
hiromino@kanto-gakuin.ac.jp (全角@→半角@)

■教育理念
「EPPのスキルが身についている人は、どんな世界でも通用する!」との持論に基づき、次世代の若人をそのような人に育てて世に輩出したいと思っています。なお、EPPとは次のとおりです。


English(英文読解): ペーパーを精読→英語を通じて、ものごとの本質を理解することができる

Programing(プログラミング):Linux上で作業環境を構築し、計算手順をソフトウェア的に実装→理解したことをコンピュータ上で具現化することができる

Presentation(プレゼンテーション):プレゼン用スライドの作成→自分が理解して遂行したこと、考えたことを、他の人に分かりやすく伝えることができる

学生

博士後期課程:博士3年生が1名所属しています。
博士前期課程:修士2年生が1名所属しています。
学部生:学部4年生が5名、学部3年仮配属生が9名、所属しています。

研究業績

最近の主な業績

H. Mino, ``Modeling of Spike Trains in Auditory Nerves with Self-Exciting Point Processes of the von Mises Type,” Biological Cybernetics, Vol.113, No. 3, pp. 347-356, 2019.
森 亮介, 簑 弘幸, ``高レートパルス状電気刺激による循環型ニューロンモデルでの閾値未満シナプス電流刺激の伝達強化,” 生体医工学, Vol.56, No.4, pp.164-167, 2018.
H. Mino, ``Modeling of the Spike Trains in Response to Sinusoidally Amplitude-modulated Pulsatile Electric Stimuli in Auditory Nerve Fiber Models with Inhomogeneous Poisson Process of von Mises Type,” International Journal of Bioelectromagnetism, Vol.18, No.1, pp.2-7, 2016.
H. Mino, ``The Effects of Spontaneous Random Activity on Information Transmission in an Auditory Brain Stem Neuron Model,” Entropy, Vol.16, No. 12, 6654-6666, 2014.
新田 弘輝, 簑 弘幸, ``前腹側蝸牛神経核のSpherical Bushy細胞モデルにおける自発性発火レートの機能的役割,” 生体医工学, Vol.51, No.6, pp.405-408, 2013.