2026/01/09 更新

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ヨシムラ ナツエ
吉村 奈津江
YOSHIMURA NATSUE
所属
情報理工学院 教授
職名
教授
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News & Topics

研究キーワード

  • 脳プロ

  • 包括脳ネットワーク

研究分野

  • 情報通信 / 知覚情報処理

経歴

  • 東京科学大学   情報理工学院   教授

    2023年4月 - 現在

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委員歴

  • 日本神経回路学会   理事  

    2024年4月 - 現在   

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    団体区分:その他

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  • 日本学術振興会 学術システム研究センター   主任研究員  

    2024年4月 - 現在   

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    団体区分:その他

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  • モーターコントロール研究会   理事  

    2022年4月 - 現在   

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    団体区分:その他

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論文

  • Decomposing Juggling Skill into Sequencing, Prediction, and Accuracy: A Computational Model with Low-Gravity VR Training

    Wanhee Cho, Makoto Kobayashi, Hiroyuki Kambara, Hirokazu Tanaka, Takahiro Kagawa, Makoto Sato, Hyeonseok Kim, Makoto Miyakoshi, Scott Makeig, John Rehner Iversen, Natsue Yoshimura

    Sensors   2026年1月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3390/s26010294

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  • Experimental synchronization between neuroelectrical activity and an elementary electronic chaotic oscillator

    Longxiang Fu, Yuri Antonacci, Manyu Zhao, Laura Alejandra Martinez-Tejada, Hiroyuki Ito, Dezhong Yao, Pedro A. Valdes-Sosa, Natsue Yoshimura, Mattia Frasca, Ludovico Minati

    Chaos, Solitons & Fractals   2025年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.chaos.2025.117268

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  • Classification of Autism Spectrum Disorder Subtypes based on Graph Attention Network 査読 国際共著 国際誌

    Shan Wang, Laura Alejandra Martinez-Tejada, Natsue Yoshimura

    2025 International Conference on Artificial Intelligence, Computer, Data Sciences and Applications (ACDSA)   1 - 7   2025年8月

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    担当区分:責任著者   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:IEEE  

    DOI: 10.1109/acdsa65407.2025.11166344

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  • Chaotic dynamics, topological analysis and flat analog electronic control by physiological signals of a neurally-inspired system 査読 国際共著 国際誌

    Zeric Tabekoueng Njitacke, Joakim Vianney Ngamsa Tegnitsap, Manyu Zhao, Chiara Barà, Théophile Fonzin Fozin, Jan Awrejcewicz, Natsue Yoshimura, Pedro A. Valdes-Sosa, Christophe Letellier, Ludovico Minati

    Chinese Journal of Physics   2025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: 10.1016/j.cjph.2025.04.006

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  • 頭皮脳波の可能性:聴覚言語情報の抽出と脳内表象の個人差 招待 査読

    吉村奈津江

    喉頭   37   20 - 24   2025年7月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • SpREAD:日本語連続音声聴取時の繰り返し測定頭皮脳波データセット

    水野友暁, 櫻井芳騎, 吉村奈津江, 中鹿亘

    信学技報   125 ( 74 )   130 - 135   2025年6月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)  

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  • Detection of Positive and Negative Video Game Events from Brain Activity using a Potable EEG-Headset and Source Localization 査読 国際誌

    Laura Alejandra Martinez-Tejada, Natsue Yoshimura

    2025 13th International Conference on Brain-Computer Interface (BCI)   1 - 4   2025年2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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/bci65088.2025.10931318

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  • A van der Pol-like complementary chaotic oscillator: Design, physical realizations, dynamics, and physiological data augmentation prospect 査読 国際共著 国際誌

    Joakim Vianney Ngamsa Tegnitsap, Zeric Tabekoueng Njitacke, Chiara Barà, Théophile Fonzin Fozin, Hilaire Bertrand Fotsin, Pedro Antonio Valdes-Sosa, Natsue Yoshimura, Ludovico Minati

    Chaos, Solitons & Fractals   2025年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.chaos.2024.115886

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  • Electroencephalography-guided transcranial direct current stimulation improves picture-naming performance. 査読 国際共著 国際誌

    Tomoya Gyoda, Ryuichiro Hashimoto, Satoru Inagaki, Nobuhiro Tsushi, Takashi Kitao, Ludovico Minati, Natsue Yoshimura

    NeuroImage   120997 - 120997   2025年1月

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

    Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a potential method for improving verbal function by stimulating Broca's area. Previous studies have shown the effectiveness of using functional magnetic resonance imaging (fMRI) to optimize the stimulation site, but it is unclear whether similar optimization can be achieved using scalp electroencephalography (EEG). Here, we investigated whether tDCS targeting a brain area identified by EEG can improve verbalization performance during a picture-naming task. In Experiment 1, EEG and fMRI data were acquired during a naming task with 21 participants. Comparison of EEG and fMRI data showed overlap in the highest areas of activation for 80% of the participants. In Experiment 2, tDCS was administered to 15 participants using a crossover design, with stimulation targeting the EEG-guided area, Broca's area, and sham conditions. Our findings indicated that tDCS targeting the EEG-guided area significantly improved lexical retrieval speed compared with stimulation over Broca's area and sham conditions. These results support the validity of EEG-based area identification and its use in optimizing the effects of tDCS on improving language function.

    DOI: 10.1016/j.neuroimage.2024.120997

    PubMed

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  • Sparse Bayesian correntropy learning for robust muscle activity reconstruction from noisy brain recordings. 査読 国際共著 国際誌

    Yuanhao Li 0004, Badong Chen, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Okito Yamashita

    Neural Networks   182   106899 - 106899   2025年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neunet.2024.106899

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  • Enhancing Juggling Proficiency Through Slow-Tempo Virtual Reality Training. 査読 国際共著 国際誌

    Wanhee Cho, Makoto Kobayashi, Hiroyuki Kambara, Hirokazu Tanaka, Takahiro Kagawa, Makoto Sato, Hyeonseok Kim, Makoto Miyakoshi, Scott Makeig, John R. Iversen, Natsue Yoshimura

    VR Workshops   904 - 910   2025年

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    担当区分:責任著者   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/VRW66409.2025.00185

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/vr/vr2025w.html#ChoKKTKSKMMIY25

  • First Virtual Reality Training Experience for the Older Population: Effects of a Three-Week Home-Based Exercise on Brain Networks. 査読 国際誌

    Satoru Inagaki, Kazuki Sakurai, Natsue Yoshimura

    HCI (45)   280 - 294   2025年

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    担当区分:責任著者   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: 10.1007/978-3-031-92710-2_18

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/hci/hci2025-45.html#InagakiSY25

  • An Investigation on the Speech Recovery from EEG Signals Using Transformer 査読 国際誌

    Tomoaki Mizuno, Takuya Kishida, Natsue Yoshimura, Toru Nakashika

    2024 Asia Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference (APSIPA ASC)   1 - 6   2024年12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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/apsipaasc63619.2025.10848702

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  • Detection of Chronic Stress Based on Electroencephalography Responses Induced by the Stroop Color Word Test 査読 国際誌

    Totok Nugroho, Natsue Yoshimura, Laura Alejandra Martinez Tejada

    2024 16th Biomedical Engineering International Conference (BMEiCON)   1 - 6   2024年11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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/bmeicon64021.2024.10896292

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  • Decline in Sensory Integration in Old Age and Its Related Functional Brain Connectivity Correlates Observed during a Virtual Reality Task. 査読 国際共著 国際誌

    Satoru Inagaki, Hirokazu Matsuura, Kazuki Sakurai, Ludovico Minati, Natsue Yoshimura

    Brain sciences   14 ( 8 )   2024年8月

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

    Sensory integration is an essential human function whose decline impacts quality of life, particularly in older adults. Herein, we propose an arm-reaching task based on a virtual reality head-mounted display system to assess sensory integration in daily life, and we examined whether reaching task performance was associated with resting-state functional connectivity (rsFC) between the brain regions involved in sensory integration. We hypothesized that declining sensory integration would affect performance during a reaching task with multiple cognitive loads. Using a task in which a young/middle-aged group showed only small individual differences, older adults showed large individual differences in the gap angle between the reaching hand and the target position, which was used to assess sensory integration function. Additionally, rsfMRI data were used to identify correlations between rsFC and performance in older adults, showing that performance was correlated with connectivity between the primary motor area and the left inferior temporal gyrus and temporo-occipital region. Connectivity between areas is related to visuomotor integration; thus, the results suggest the involvement of visuomotor integration in the decline of sensory integration function and the validity of the gap angle during this VR reaching task as an index of functional decline.

    DOI: 10.3390/brainsci14080840

    PubMed

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  • Classification of pleasantness of wind by electroencephalography 査読 国際誌

    Yasuhisa Maruyama, Ryuto Nakamura, Shota Tsuji, Yingli Xuan, Kunio Mizutani, Tsubasa Okaze, Natsue Yoshimura

    PLOS ONE   19 ( 2 )   e0299036 - e0299036   2024年2月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Public Library of Science (PLoS)  

    Thermal comfort of humans depends on the surrounding environment and affects their productivity. Several environmental factors, such as air temperature, relative humidity, wind or airflow, and radiation, have considerable influence on the thermal comfort or pleasantness; hence, these are generally controlled by electrical devices. Lately, the development of objective measurement methods for thermal comfort or pleasantness using physiological signals is receiving attention to realize a personalized comfortable environment through the automatic control of electrical devices. In this study, we focused on electroencephalography (EEG) and investigated whether EEG signals contain information related to the pleasantness of ambient airflow reproducing natural wind fluctuations using machine learning methods. In a hot and humid artificial climate chamber, we measured EEG signals while the participants were exposed to airflow at four different velocities. Based on the reported pleasantness levels, we performed within-participant classification from the source activity of the EEG and obtained a classification accuracy higher than the chance level using both linear and nonlinear support vector machine classifiers as well as an artificial neural network. The results of this study showed that EEG is useful in identifying people’s transient pleasantness when exposed to wind.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0299036

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  • Sparse Bayesian Correntropy Learning for Robust Muscle Activity Reconstruction from Noisy Brain Recordings. 査読 国際共著 国際誌

    Yuanhao Li 0004, Badong Chen, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Okito Yamashita

    CoRR   abs/2404.15309   2024年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.48550/arXiv.2404.15309

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  • Spatial feature optimization through a genetic algorithm in a sensory-association-based brain-machine interface. 査読 国際誌

    Hikaru Tsunekawa, Yasuhisa Maruyama, Laura Alejandra Martínez-Tejada, Kazutoshi Hatakeyama, Tomohiro Suda, Chizu Wada, Takumi Inomata, Kimio Saito, Yuji Kasukawa, Naohisa Miyakoshi, Natsue Yoshimura

    Proceedings of the Augmented Humans International Conference 2024(AHs)   271 - 274   2024年

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    担当区分:責任著者   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:ACM  

    DOI: 10.1145/3652920.3653047

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/rec/conf/aughuman2/2024

  • Comparison of autism spectrum disorder subtypes based on functional and structural factors. 査読 国際共著 国際誌

    Shan Wang, Zhe Sun, Laura Alejandra Martinez-Tejada, Natsue Yoshimura

    Frontiers in neuroscience   18   1440222 - 1440222   2024年

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

    Autism spectrum disorder (ASD) is a series of neurodevelopmental disorders that may affect a patient's social, behavioral, and communication abilities. As a typical mental illness, ASD is not a single disorder. ASD is often divided into subtypes, such as autism, Asperger's, and pervasive developmental disorder-not otherwise specified (PDD-NOS). Studying the differences among brain networks of the subtypes has great significance for the diagnosis and treatment of ASD. To date, many studies have analyzed the brain activity of ASD as a single mental disorder, whereas few have focused on its subtypes. To address this problem, we explored whether indices derived from functional and structural magnetic resonance imaging (MRI) data exhibited significant dissimilarities between subtypes. Utilizing a brain pattern feature extraction method from fMRI based on tensor decomposition, amplitude of low-frequency fluctuation and its fractional values of fMRI, and gray matter volume derived from MRI, impairments of function in the subcortical network and default mode network of autism were found to lead to major differences from the other two subtypes. Our results provide a systematic comparison of the three common ASD subtypes, which may provide evidence for the discrimination between ASD subtypes.

    DOI: 10.3389/fnins.2024.1440222

    PubMed

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  • Temporal Electroencephalography Traits Dissociating Tactile Information and Cross-Modal Congruence Effects. 査読 国際誌

    Yusuke Ozawa, Natsue Yoshimura

    Sensors (Basel, Switzerland)   24 ( 1 )   2023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)  

    To explore whether temporal electroencephalography (EEG) traits can dissociate the physical properties of touching objects and the congruence effects of cross-modal stimuli, we applied a machine learning approach to two major temporal domain EEG traits, event-related potential (ERP) and somatosensory evoked potential (SEP), for each anatomical brain region. During a task in which participants had to identify one of two material surfaces as a tactile stimulus, a photo image that matched ('congruent') or mismatched ('incongruent') the material they were touching was given as a visual stimulus. Electrical stimulation was applied to the median nerve of the right wrist to evoke SEP while the participants touched the material. The classification accuracies using ERP extracted in reference to the tactile/visual stimulus onsets were significantly higher than chance levels in several regions in both congruent and incongruent conditions, whereas SEP extracted in reference to the electrical stimulus onsets resulted in no significant classification accuracies. Further analysis based on current source signals estimated using EEG revealed brain regions showing significant accuracy across conditions, suggesting that tactile-based object recognition information is encoded in the temporal domain EEG trait and broader brain regions, including the premotor, parietal, and somatosensory areas.

    DOI: 10.3390/s24010045

    PubMed

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  • Decoding Locomotion intention in Virtual Reality Using EEG 査読 国際誌

    Ying-Tung Cho, Natsue Yoshimura, Laura Alejandra Martinez-Tejada

    2023 15th Biomedical Engineering International Conference (BMEiCON)   1 - 5   2023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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/bmeicon60347.2023.10321978

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  • A haptic device-based reproduction system of active finger movement and its evaluation using sensory evoked potentials 査読 国際誌

    Yusuke Ozawa, Natsue Yoshimura, Kazumasa Uehara, Kazuhiko Seki

    2023 15th Biomedical Engineering International Conference (BMEiCON)   1 - 5   2023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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/bmeicon60347.2023.10322031

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  • Adaptive sparseness for correntropy-based robust regression via automatic relevance determination. 査読 国際共著

    Yuanhao Li 0004, Badong Chen, Okito Yamashita, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    International Joint Conference on Neural Networks(IJCNN)   1 - 8   2023年8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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/IJCNN54540.2023.10191293

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/ijcnn/ijcnn2023.html#LiCYYK23

  • Correntropy-Based Logistic Regression With Automatic Relevance Determination for Robust Sparse Brain Activity Decoding. 査読 国際共著 国際誌

    Yuanhao Li 0004, Badong Chen, Yuxi Shi, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    IEEE Transactions on Biomedical Engineering   70 ( 8 )   2416 - 2429   2023年8月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/TBME.2023.3246599

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  • An fMRI-study of leading and following using rhythmic tapping. 査読 国際共著 国際誌

    Lykke Silfwerbrand, Yousuke Ogata, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Malin Gingnell

    Social neuroscience   17 ( 6 )   558 - 567   2023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)  

    Leading and following is about synchronizing and joining actions in accordance with the differences that the leader and follower roles provide. The neural reactivity representing these roles was measured in an explorative fMRI-study, where two persons lead and followed each other in finger tapping using simple, individual, pre-learnt rhythms. All participants acted both as leader and follower. Neural reactivity for both lead and follow related to social awareness and adaptation distributed over the lateral STG, STS and TPJ. Reactivity for follow contrasted with lead mostly reflected sensorimotor and rhythmic processing in cerebellum IV, V, somatosensory cortex and SMA. During leading, as opposed to following, neural reactivity was observed in the insula and bilaterally in the superior temporal gyrus, pointing toward empathy, sharing of feelings, temporal coding and social engagement. Areas for continuous adaptation, in the posterior cerebellum and Rolandic operculum, were activated during both leading and following. This study indicated mutual adaptation of leader and follower during tapping and that the roles gave rise to largely similar neuronal reactivity. The differences between the roles indicated that leading was more socially focused and following had more motoric- and temporally related neural reactivity.

    DOI: 10.1080/17470919.2023.2189615

    PubMed

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  • Classification of Parkinson's disease from smartphone recording data using time-frequency analysis and convolutional neural network. 査読 国際共著 国際誌

    Denchai Worasawate, Warisara Asawaponwiput, Natsue Yoshimura, Apichart Intarapanich, Decho Surangsrirat

    Technology and health care : official journal of the European Society for Engineering and Medicine   31 ( 2 )   705 - 718   2023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)  

    BACKGROUND: Parkinson's disease (PD) is a long-term neurodegenerative disease of the central nervous system. The current diagnosis is dependent on clinical observation and the abilities and experience of a trained specialist. One of the symptoms that affects most patients is voice impairment. OBJECTIVE: Voice samples are non-invasive data that can be collected remotely for diagnosis and disease progression monitoring. In this study, we analyzed voice recording data from a smartphone as a possible medical self-diagnosis tool by using only one-second voice recording. The data from one of the largest mobile PD studies, the mPower study, was used. METHODS: A total of 29,798 ten-second voice recordings on smartphone from 4,051 participants were used for the analysis. The voice recordings were from sustained phonation by participants saying /aa/ for ten seconds into an iPhone microphone. A dataset comprising 385,143 short one-second audio samples was generated from the original ten-second voice recordings. The samples were converted to a spectrogram using a short-time Fourier transform. CNN models were then applied to classify the samples. RESULTS: Classification accuracies of the proposed method with LeNet-5, ResNet-50, and VGGNet-16 are 97.7 ± 0.1%, 98.6 ± 0.2%, and 99.3 ± 0.1%, respectively. CONCLUSIONS: We achieve a respectable classification performance using a generalized approach on a dataset with a large number of samples. The result emphasizes that an analysis based on one-second clip recorded on a smartphone could be a promising non-invasive and remotely available PD biomarker.

    DOI: 10.3233/THC-220386

    PubMed

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  • 脳波とfMRIから推定された皮質電流を用いた動作指の検出について

    高市昌典, 小島宰門, 吉村奈津江, 加納慎一郎

    信学技報   122 ( 424 )   27 - 32   2023年3月

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    記述言語:日本語   掲載種別:研究論文(研究会,シンポジウム資料等)  

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  • Accelerometer time series augmentation through externally driving a non-linear dynamical system 査読 国際共著 国際誌

    Ludovico Minati, Chao Li, Jim Bartels, Parthojit Chakraborty, Zixuan Li, Natsue Yoshimura, Mattia Frasca, Hiroyuki Ito

    Chaos, Solitons & Fractals   2023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)  

    DOI: 10.1016/j.chaos.2023.113100

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  • Partial maximum correntropy regression for robust electrocorticography decoding. 査読 国際誌

    Yuanhao Li, Badong Chen, Gang Wang, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in neuroscience   17   1213035 - 1213035   2023年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The Partial Least Square Regression (PLSR) method has shown admirable competence for predicting continuous variables from inter-correlated electrocorticography signals in the brain-computer interface. However, PLSR is essentially formulated with the least square criterion, thus, being considerably prone to the performance deterioration caused by the brain recording noises. To address this problem, this study aims to propose a new robust variant for PLSR. To this end, the maximum correntropy criterion (MCC) is utilized to propose a new robust implementation of PLSR, called Partial Maximum Correntropy Regression (PMCR). The half-quadratic optimization is utilized to calculate the robust projectors for the dimensionality reduction, and the regression coefficients are optimized by a fixed-point optimization method. The proposed PMCR is evaluated with a synthetic example and a public electrocorticography dataset under three performance indicators. For the synthetic example, PMCR realized better prediction results compared with the other existing methods. PMCR could also abstract valid information with a limited number of decomposition factors in a noisy regression scenario. For the electrocorticography dataset, PMCR achieved superior decoding performance in most cases, and also realized the minimal neurophysiological pattern deterioration with the interference of the noises. The experimental results demonstrate that, the proposed PMCR could outperform the existing methods in a noisy, inter-correlated, and high-dimensional decoding task. PMCR could alleviate the performance degradation caused by the adverse noises and ameliorate the electrocorticography decoding robustness for the brain-computer interface.

    DOI: 10.3389/fnins.2023.1213035

    PubMed

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  • Differential processing of intrinsic vs. extrinsic coordinates in wrist movement: connectivity and chronometry perspectives. 査読 国際共著 国際誌

    Laura Alejandra Martinez-Tejada, Yuji Imakura, Ying-Tung Cho, Ludovico Minati, Natsue Yoshimura

    Frontiers in neuroinformatics   17   1199862 - 1199862   2023年

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

    This study explores brain-network differences between the intrinsic and extrinsic motor coordinate frames. A connectivity model showing the coordinate frames difference was obtained using brain fMRI data of right wrist isometric flexions and extensions movements, performed in two forearm postures. The connectivity model was calculated by machine-learning-based neural representation and effective functional connectivity using psychophysiological interaction and dynamic causal modeling analyses. The model indicated the network difference wherein the inferior parietal lobule receives extrinsic information from the rostral lingual gyrus through the superior parietal lobule and transmits intrinsic information to the Handknob, whereas extrinsic information is transmitted to the Handknob directly from the rostral lingual gyrus. A behavioral experiment provided further evidence on the difference between motor coordinate frames showing onset timing delay of muscle activity of intrinsic coordinate-directed wrist movement compared to extrinsic one. These results suggest that, if the movement is externally directed, intrinsic coordinate system information is bypassed to reach the primary motor area.

    DOI: 10.3389/fninf.2023.1199862

    PubMed

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  • Electroencephalography Reflects User Satisfaction in Controlling Robot Hand through Electromyographic Signals 査読 国際共著 国際誌

    Hyeonseok Kim, Makoto Miyakoshi, Yeongdae Kim, Sorawit Stapornchaisit, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Sensors   2022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/s23010277

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  • Restricted Minimum Error Entropy Criterion for Robust Classification 査読 国際共著 国際誌

    Yuanhao Li, Badong Chen, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems   PP   2022年11月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The minimum error entropy (MEE) criterion is a powerful approach for non-Gaussian signal processing and robust machine learning. However, the instantiation of MEE on robust classification is a rather vacancy in the literature. The original MEE purely focuses on minimizing Renyi's quadratic entropy of the prediction errors, which could exhibit inferior capability in noisy classification tasks. To this end, we analyze the optimal error distribution with adverse outliers and introduce a specific codebook for restriction, which optimizes the error distribution toward the optimal case. Half-quadratic-based optimization and convergence analysis of the proposed learning criterion, called restricted MEE (RMEE), are provided. The experimental results considering logistic regression and extreme learning machine on synthetic data and UCI datasets, respectively, are presented to demonstrate the superior robustness of RMEE. Furthermore, we evaluate RMEE on a noisy electroencephalogram dataset, so as to strengthen its practical impact.

    DOI: 10.1109/TNNLS.2021.3082571

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  • Brain Activity Reflects Subjective Response to Delayed Input When Using an Electromyography-Controlled Robot. 査読 国際共著 国際誌

    Hyeonseok Kim, Yeongdae Kim, Makoto Miyakoshi, Sorawit Stapornchaisit, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in systems neuroscience   15   767477 - 767477   2021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)  

    In various experimental settings, electromyography (EMG) signals have been used to control robots. EMG-based robot control requires intrinsic parameters for control, which makes it difficult for users to understand the input protocol. When a proper input is not provided, the response time of the system varies; as such, the user's subjective delay should be investigated regardless of the actual delay. In this study, we investigated the influence of the subjective perception of delay on brain activation. Brain recordings were taken while subjects used EMG signals to control a robot hand, which requires a basic processing delay. We used muscle synergy for the grip command of the robot hand. After controlling the robot by grasping their hand, one of four additional delay durations (0 ms, 50 ms, 125 ms, and 250 ms) was applied in every trial, and subjects were instructed to answer whether the delay was natural, additional, or whether they were not sure. We compared brain activity based on responses ("sure" and "not sure"). Our results revealed a significant power difference in the theta band of the parietal lobe, and this time range included the interval in which the subjects could not feel the delay. Our study provides important insights that should be considered when constructing an adaptive system and evaluating its usability.

    DOI: 10.3389/fnsys.2021.767477

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  • Galvanic Vestibular Stimulation-Based Prediction Error Decoding and Channel Optimization. 査読 国際共著 国際誌

    Yuxi Shi, Gowrishankar Ganesh, Hideyuki Ando, Yasuharu Koike, Eiichi Yoshida, Natsue Yoshimura

    International journal of neural systems   31 ( 11 )   2150034 - 2150034   2021年11月

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

    A significant problem in brain-computer interface (BCI) research is decoding - obtaining required information from very weak noisy electroencephalograph signals and extracting considerable information from limited data. Traditional intention decoding methods, which obtain information from induced or spontaneous brain activity, have shortcomings in terms of performance, computational expense and usage burden. Here, a new methodology called prediction error decoding was used for motor imagery (MI) detection and compared with direct intention decoding. Galvanic vestibular stimulation (GVS) was used to induce subliminal sensory feedback between the forehead and mastoids without any burden. Prediction errors were generated between the GVS-induced sensory feedback and the MI direction. The corresponding prediction error decoding of the front/back MI task was validated. A test decoding accuracy of 77.83-78.86% (median) was achieved during GVS for every 100[Formula: see text]ms interval. A nonzero weight parameter-based channel screening (WPS) method was proposed to select channels individually and commonly during GVS. When the WPS common-selected mode was compared with the WPS individual-selected mode and a classical channel selection method based on correlation coefficients (CCS), a satisfactory decoding performance of the selected channels was observed. The results indicated the positive impact of measuring common specific channels of the BCI.

    DOI: 10.1142/S0129065721500349

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  • Multi-Joint Angles Estimation of Forearm Motion Using a Regression Model. 査読 国際共著 国際誌

    Zixuan Qin, Sorawit Stapornchaisit, Zixun He, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in neurorobotics   15   685961 - 685961   2021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)  

    To improve the life quality of forearm amputees, prosthetic hands with high accuracy, and robustness are necessary. The application of surface electromyography (sEMG) signals to control a prosthetic hand is challenging. In this study, we proposed a time-domain CNN model for the regression prediction of joint angles in three degrees of freedom (3-DOFs, include two wrist joint motion and one finger joint motion), and five-fold cross validation was used to evaluate the correlation coefficient (CC). The CC value results of wrist flexion/extension motion obtained from 10 participants was 0.87-0.92, pronation/supination motion was 0.72-0.95, and hand grip/open motion was 0.75-0.94. We backtracked the fully connected layer weights to create a geometry plot for analyzing the motion pattern to investigate the learning of the proposed model. In order to discuss the daily updateability of the model by transfer learning, we performed a second experiment on five of the participants in another day and conducted transfer learning based on smaller amount of dataset. The CC results improved (wrist flexion/extension was 0.90-0.97, pronation/supination was 0.84-0.96, hand grip/open was 0.85-0.92), suggesting the effectiveness of the transfer learning by incorporating the small amounts of sEMG data acquired in different days. We compared our CNN-based model with four conventional regression models, the result illustrates that proposed model significantly outperforms the four conventional models with and without transfer learning. The offline result suggests the reliability of the proposed model in real-time control in different days, it can be applied for real-time prosthetic control in the future.

    DOI: 10.3389/fnbot.2021.685961

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  • Binary Semantic Classification Using Cortical Activation with Pavlovian-Conditioned Vestibular Responses in Healthy and Locked-In Individuals 査読 国際共著 国際誌

    Natsue Yoshimura, Kaito Umetsu, Alessandro Tonin, Yasuhisa Maruyama, Kyosuke Harada, Aygul Rana, Gowrishankar Ganesh, Ujwal Chaudhary, Yasuharu Koike, Niels Birbaumer

    Cerebral Cortex Communications   2 ( 3 )   tgab046   2021年7月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Oxford University Press ({OUP})  

    To develop a more reliable brain-computer interface (BCI) for patients in the completely locked-in state (CLIS), here we propose a Pavlovian conditioning paradigm using galvanic vestibular stimulation (GVS), which can induce a strong sensation of equilibrium distortion in individuals. We hypothesized that associating two different sensations caused by two-directional GVS with the thoughts of "yes" and "no" by individuals would enable us to emphasize the differences in brain activity associated with the thoughts of yes and no and hence help us better distinguish the two from electroencephalography (EEG). We tested this hypothesis with 11 healthy and 1 CLIS participant. Our results showed that, first, conditioning of GVS with the thoughts of yes and no is possible. And second, the classification of whether an individual is thinking "yes" or "no" is significantly improved after the conditioning, even in the absence of subsequent GVS stimulations. We observed average classification accuracy of 73.0% over 11 healthy individuals and 85.3% with the CLIS patient. These results suggest the establishment of GVS-based Pavlovian conditioning and its usability as a noninvasive BCI.

    DOI: 10.1093/texcom/tgab046

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  • Computational reproductions of external force field adaption without assuming desired trajectories 査読 国際共著 国際誌

    Hiroyuki Kambara, Atsushi Takagi, Haruka Shimizu, Toshihiro Kawase, Natsue Yoshimura, Nicolas Schweighofer, Yasuharu Koike

    Neural Networks   139   179 - 198   2021年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier {BV}  

    Optimal feedback control is an established framework that is used to characterize human movement. However, it is not fully understood how the brain computes optimal gains through interactions with the environment. In the past study, we proposed a model of motor learning that identifies a set of feedback and feedforward controllers and a state predictor of the arm musculoskeletal system to control free reaching movements. In this study, we applied the model to force field adaptation tasks where normal reaching movements are disturbed by an external force imposed on the hand. Without a priori knowledge about the arm and environment, the model was able to adapt to the force field by generating counteracting forces to overcome it in a manner similar to what is reported in the behavioral literature. The kinematics of the movements generated by our model share characteristic features of human movements observed before and after force field adaptation. In addition, we demonstrate that the structure and learning algorithm introduced in our model induced a shift in the end-point's equilibrium position and a static force modulation, accompanied by a fast and a slow learning process. Importantly, our model does not require desired trajectories, yields movements without specifying movement duration, and predicts force generation patterns by exploring the environment. Our model demonstrates a possible mechanism through which the central nervous system may control and adapt a point-to-point reaching movement without specifying a desired trajectory by continuously updating the body's musculoskeletal model.

    DOI: 10.1016/j.neunet.2021.01.030

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  • Partial Maximum Correntropy Regression for Robust Trajectory Decoding from Noisy Epidural Electrocorticographic Signals. 国際共著

    Yuanhao Li, Badong Chen, Gang Wang, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    CoRR   abs/2106.13086   2021年6月

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    掲載種別:研究論文(その他学術会議資料等)  

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/corr/corr2106.html#abs-2106-13086

  • Exploring EEG Characteristics to Identify Emotional Reactions under Videogame Scenarios 査読 国際共著 国際誌

    Laura Martínez-Tejada, Alex Puertas-González, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Brain Sciences   11 ( 3 )   378 - 378   2021年3月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{MDPI} {AG}  

    In this article we present the study of electroencephalography (EEG) traits for emotion recognition process using a videogame as a stimuli tool, and considering two different kind of information related to emotions: arousal-valence self-assesses answers from participants, and game events that represented positive and negative emotional experiences under the videogame context. We performed a statistical analysis using Spearman's correlation between the EEG traits and the emotional information. We found that EEG traits had strong correlation with arousal and valence scores; also, common EEG traits with strong correlations, belonged to the theta band of the central channels. Then, we implemented a regression algorithm with feature selection to predict arousal and valence scores using EEG traits. We achieved better result for arousal regression, than for valence regression. EEG traits selected for arousal and valence regression belonged to time domain (standard deviation, complexity, mobility, kurtosis, skewness), and frequency domain (power spectral density-PDS, and differential entropy-DE from theta, alpha, beta, gamma, and all EEG frequency spectrum). Addressing game events, we found that EEG traits related with the theta, alpha and beta band had strong correlations. In addition, distinctive event-related potentials where identified in the presence of both types of game events. Finally, we implemented a classification algorithm to discriminate between positive and negative events using EEG traits to identify emotional information. We obtained good classification performance using only two traits related with frequency domain on the theta band and on the full EEG spectrum.

    DOI: 10.3390/brainsci11030378

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  • Modulation of wrist stiffness caused by adaptation to stochastic environment 査読 国際共著

    H. Kambara, H. Ogawa, A. Takagi, D. Shin, N. Yoshimura, Y. Koike

    Advanced Robotics   1 - 17   2021年3月

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

    DOI: 10.1080/01691864.2021.1900913

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  • Constructing Brain Connectivity Model Using Causal Network Reconstruction Approach. 査読 国際共著 国際誌

    Supat Saetia, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in neuroinformatics   15   619557 - 619557   2021年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Studying brain function is a challenging task. In the past, we could only study brain anatomical structures post-mortem, or infer brain functions from clinical data of patients with a brain injury. Nowadays technology, such as functional magnetic resonance imaging (fMRI), enable non-invasive brain activity observation. Several approaches have been proposed to interpret brain activity data. The brain connectivity model is a graphical tool that represents the interaction between brain regions, during certain states. It depicts how a brain region cause changes to other parts of the brain, which can be implied as information flow. This model can be used to help interpret how the brain works. There are several mathematical frameworks that can be used to infer the connectivity model from brain activity signals. Granger causality is one such approach and is one of the first that has been applied to brain activity data. However, due to the concept of the framework, such as the use of pairwise correlation, combined with the limitation of brain activity data such as low temporal resolution in case of fMRI signal, makes the interpretation of the connectivity difficult. We therefore propose the application of the Tigramite causal discovery framework on fMRI data. The Tigramite framework uses measures such as causal effect to analyze causal relations in the system. This enables the framework to identify both direct and indirect pathways or connectivities. In this paper, we applied the framework to the Human Connectome Project motor task-fMRI dataset. We then present the results and discuss how the framework improves interpretability of the connectivity model. We hope that this framework will help us understand more complex brain functions such as memory, consciousness, or the resting-state of the brain, in the future.

    DOI: 10.3389/fninf.2021.619557

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  • Vowel Sound Synthesis from Electroencephalography during Listening and Recalling 査読 国際共著 国際誌

    Wataru Akashi, Hiroyuki Kambara, Yousuke Ogata, Yasuharu Koike, Ludovico Minati, Natsue Yoshimura

    Advanced Intelligent Systems   3 ( 2 )   2000164 - 2000164   2021年2月

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    担当区分:責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Wiley  

    DOI: 10.1002/aisy.202000164

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  • Electroencephalography of completely locked-in state patients with amyotrophic lateral sclerosis. 査読 国際共著 国際誌

    Yasuhisa Maruyama, Natsue Yoshimura, Aygul Rana, Azim Malekshahi, Alessandro Tonin, Andres Jaramillo-Gonzalez, Niels Birbaumer, Ujwal Chaudhary

    Neuroscience research   162   45 - 51   2021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)  

    Patients in completely locked-in state (CLIS) due to amyotrophic lateral sclerosis (ALS) lose the control of each and every muscle of their body rendering them motionless and without any means of communication. Though some studies have attempted to develop brain-computer interface (BCI)-based communication methods with CLIS patients, little information is available of the neuroelectric brain activity of CLIS patients. However, because of the difficulties with and often loss of communication, the neuroelectric signature may provide some indications of the state of consciousness in these patients. We recorded electroencephalography (EEG) signals from 10 CLIS patients during resting state and compared their power spectral densities with those of healthy participants in fronto-central, central, and centro-parietal channels. The results showed significant power reduction in the high alpha, beta, and gamma bands in CLIS patients, indicating the dominance of slower EEG frequencies in their oscillatory activity. This is the first study showing group-level EEG change of CLIS patients, though the reason for the observed EEG change cannot be concluded without any reliable communication methods with this population.

    DOI: 10.1016/j.neures.2020.01.013

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  • Generation of diverse insect-like gait patterns using networks of coupled Rössler systems 査読 国際共著 国際誌

    Shunki Kitsunai, Woorim Cho, Chihiro Sano, Supat Saetia, Zixuan Qin, Yasuharu Koike, Mattia Frasca, Natsue Yoshimura, Ludovico Minati

    Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science   30 ( 12 )   123132 - 123132   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)  

    The generation of walking patterns is central to bio-inspired robotics and has been attained using methods encompassing diverse numerical as well as analog implementations. Here, we demonstrate the possibility of synthesizing viable gaits using a paradigmatic low-dimensional non-linear entity, namely, the Rössler system, as a dynamical unit. Through a minimalistic network wherein each instance is univocally associated with one leg, it is possible to readily reproduce the canonical gaits as well as generate new ones via changing the coupling scheme and the associated delays. Varying levels of irregularity can be introduced by rendering individual systems or the entire network chaotic. Moreover, through tailored mapping of the state variables to physical angles, adequate leg trajectories can be accessed directly from the coupled systems. The functionality of the resulting generator was confirmed in laboratory experiments by means of an instrumented six-legged ant-like robot. Owing to their simple form, the 18 coupled equations could be rapidly integrated on a bare-metal microcontroller, leading to the demonstration of real-time robot control navigating an arena using a brain-machine interface.

    DOI: 10.1063/5.0021694

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  • Videogame design as a elicit tool for emotion recognition experiments. 査読 国際共著

    Laura Alejandra Martínez-Tejada, Alex Puertas González, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics(SMC)   4320 - 4326   2020年12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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/SMC42975.2020.9283321

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/smc/smc2020.html#Martinez-Tejada20

  • Assessment of event-related potential of independent components for intended direction classification. 査読 国際共著

    Hyeonseok Kim, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    2020 IEEE International Conference on Systems, Man, and Cybernetics(SMC)   3484 - 3487   2020年12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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/SMC42975.2020.9283342

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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/conf/smc/smc2020.html#KimYK20

  • Age-Related Decline of Sensorimotor Integration Influences Resting-State Functional Brain Connectivity. 査読 国際誌

    Natsue Yoshimura, Hayato Tsuda, Domenico Aquino, Atsushi Takagi, Yousuke Ogata, Yasuharu Koike, Ludovico Minati

    Brain sciences   10 ( 12 )   966 - 966   2020年12月

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    担当区分:筆頭著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{MDPI} {AG}  

    Age-related decline in sensorimotor integration involves both peripheral and central components related to proprioception and kinesthesia. To explore the role of cortical motor networks, we investigated the association between resting-state functional connectivity and a gap-detection angle measured during an arm-reaching task. Four region pairs, namely the left primary sensory area with the left primary motor area (S1left-M1left), the left supplementary motor area with M1left (SMAleft-M1left), the left pre-supplementary motor area with SMAleft (preSMAleft-SMAleft), and the right pre-supplementary motor area with the right premotor area (preSMAright-PMdright), showed significant age-by-gap detection ability interactions in connectivity in the form of opposite-sign correlations with gap detection ability between younger and older participants. Morphometry and tractography analyses did not reveal corresponding structural effects. These results suggest that the impact of aging on sensorimotor integration at the cortical level may be tracked by resting-state brain activity and is primarily functional, rather than structural. From the observation of opposite-sign correlations, we hypothesize that in aging, a "low-level" motor system may hyper-engage unsuccessfully, its dysfunction possibly being compensated by a "high-level" motor system, wherein stronger connectivity predicts higher gap-detection performance. This hypothesis should be tested in future neuroimaging and clinical studies.

    DOI: 10.3390/brainsci10120966

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  • The Effect of ICA and Non-negative Matrix Factorization Analysis for EMG Signals Recorded From Multi-Channel EMG Sensors. 査読 国際共著 国際誌

    Yeongdae Kim, Sorawit Stapornchaisit, Makoto Miyakoshi, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in neuroscience   14   600804 - 600804   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)  

    Surface electromyography (EMG) measurements are affected by various noises such as power source and movement artifacts and adjacent muscle activities. Hardware solutions have been found that use multi-channel EMG signal to attenuate noise signals related to sensor positions. However, studies addressing the overcoming of crosstalk from EMG and the division of overlaid superficial and deep muscles are scarce. In this study, two signal decompositions-independent component analysis and non-negative matrix factorization-were used to create a low-dimensional input signal that divides noise, surface muscles, and deep muscles and utilizes them for movement classification based on direction. In the case of index finger movement, it was confirmed that the proposed decomposition method improved the classification performance with the least input dimensions. These results suggest a new method to analyze more dexterous movements of the hand by separating superficial and deep muscles in the future using multi-channel EMG signals.

    DOI: 10.3389/fnins.2020.600804

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  • Muscle Activation Patterns Estimation during Repeated Wrist Movements from MRI and sEMG* 査読

    Enrico Piovanelli, Davide Piovesan, Shouhei Shirafuji, Natsue Yoshimura, Yousuke Ogata, Jun Ota

    2020 8th IEEE RAS/EMBS International Conference for Biomedical Robotics and Biomechatronics (BioRob)   2020年11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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/biorob49111.2020.9224321

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  • Generic Rotating-Frame-Based Approach to Chaos Generation in Nonlinear Micro- and Nanoelectromechanical System Resonators. 査読 国際共著 国際誌

    Samer Houri, Motoki Asano, Hiroshi Yamaguchi, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Ludovico Minati

    Physical review letters   125 ( 17 )   174301 - 174301   2020年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    This Letter provides a low-power method for chaos generation that is generally applicable to nonlinear micro- and nanoelectromechanical systems (MNEMS) resonators. The approach taken is independent of the material, scale, design, and actuation of the device in question; it simply assumes a good quality factor and a Duffing type nonlinearity, features that are commonplace to MNEMS resonators. The approach models the rotating-frame dynamics to analytically constrain the parameter space required for chaos generation. By leveraging these common properties of MNEMS devices, a period-doubling route to chaos is generated using smaller forcing than typically reported in the literature.

    DOI: 10.1103/PhysRevLett.125.174301

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  • Independent Components of EEG Activity Correlating with Emotional State 査読 国際共著 国際誌

    Yasuhisa Maruyama, Yousuke Ogata, Laura A. Martínez-Tejada, Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura

    Brain Sciences   10 ( 10 )   669 - 669   2020年9月

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    担当区分:最終著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{MDPI} {AG}  

    Among brain-computer interface studies, electroencephalography (EEG)-based emotion recognition is receiving attention and some studies have performed regression analyses to recognize small-scale emotional changes; however, effective brain regions in emotion regression analyses have not been identified yet. Accordingly, this study sought to identify neural activities correlating with emotional states in the source space. We employed independent component analysis, followed by a source localization method, to obtain distinct neural activities from EEG signals. After the identification of seven independent component (IC) clusters in a k-means clustering analysis, group-level regression analyses using frequency band power of the ICs were performed based on Russell's valence-arousal model. As a result, in the regression of the valence level, an IC cluster located in the cuneus predicted both high- and low-valence states and two other IC clusters located in the left precentral gyrus and the precuneus predicted the low-valence state. In the regression of the arousal level, the IC cluster located in the cuneus predicted both high- and low-arousal states and two posterior IC clusters located in the cingulate gyrus and the precuneus predicted the high-arousal state. In this proof-of-concept study, we revealed neural activities correlating with specific emotional states across participants, despite individual differences in emotional processing.

    DOI: 10.3390/brainsci10100669

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  • Behavioral and physiological correlates of kinetically tracking a chaotic target. 査読 国際共著 国際誌

    Atsushi Takagi, Ryoga Furuta, Supat Saetia, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Ludovico Minati

    PloS one   15 ( 9 )   e0239471   2020年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Humans can innately track a moving target by anticipating its future position from a brief history of observations. While ballistic trajectories can be readily extrapolated, many natural and artificial systems are governed by more general nonlinear dynamics and, therefore, can produce highly irregular motion. Yet, relatively little is known regarding the behavioral and physiological underpinnings of prediction and tracking in the presence of chaos. Here, we investigated in lab settings whether participants could manually follow the orbit of a paradigmatic chaotic system, the Rössler equations, on the (x,y) plane under different settings of a control parameter, which determined the prominence of transients in the target position. Tracking accuracy was negatively related to the level of unpredictability and folding. Nevertheless, while participants initially reacted to the transients, they gradually learned to anticipate it. This was accompanied by a decrease in muscular co-contraction, alongside enhanced activity in the theta and beta EEG bands for the highest levels of chaoticity. Furthermore, greater phase synchronization of breathing was observed. Taken together, these findings point to the possible ability of the nervous system to implicitly learn topological regularities even in the context of highly irregular motion, reflecting in multiple observables at the physiological level.

    DOI: 10.1371/journal.pone.0239471

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  • Classifier comparison using EEG features for emotion recognition process 査読 国際共著

    Laura Alejandra Martinez-Tejada, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    SAMI 2020 - IEEE 18th World Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics, Proceedings   225 - 229   2020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)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI: 10.1109/SAMI48414.2020.9108746

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  • Analysis of Personality and EEG Features in Emotion Recognition Using Machine Learning Techniques to Classify Arousal and Valence Labels 査読 国際共著

    Laura Alejandra Martínez-Tejada, Yasuhisa Maruyama, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Machine Learning and Knowledge Extraction   2 ( 2 )   99 - 124   2020年4月

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

    We analyzed the contribution of electroencephalogram (EEG) data, age, sex, and personality traits to emotion recognition processes—through the classification of arousal, valence, and discrete emotions labels—using feature selection techniques and machine learning classifiers. EEG traits and age, sex, and personality traits were retrieved from a well-known dataset—AMIGOS—and two sets of traits were built to analyze the classification performance. We found that age, sex, and personality traits were not significantly associated with the classification of arousal, valence and discrete emotions using machine learning. The added EEG features increased the classification accuracies (compared with the original report), for arousal and valence labels. Classification of arousal and valence labels achieved higher than chance levels; however, they did not exceed 70% accuracy in the different tested scenarios. For discrete emotions, the mean accuracies and the mean area under the curve scores were higher than chance; however, F1 scores were low, implying that several false positives and false negatives were present. This study highlights the performance of EEG traits, age, sex, and personality traits using emotion classifiers. These findings could help to understand the traits relationship in a technological and data level for personalized human-computer interactions systems.

    DOI: 10.3390/make2020007

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  • Wavelet-based discrimination of isolated singularities masquerading as multifractals in detrended fluctuation analyses 査読 国際共著

    Paweł Oświȩcimka, Stanisław Drożdż, Mattia Frasca, Robert Gȩbarowski, Natsue Yoshimura, Luciano Zunino, Ludovico Minati

    Nonlinear Dynamics   100 ( 2 )   1689 - 1704   2020年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Springer Science and Business Media {LLC}  

    DOI: 10.1007/s11071-020-05581-y

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  • Development of multi-sensor array electrodes for measurement of deeper muscle activation 査読 国際共著

    Yasuharu Koike, Yeongdae Kim, Sorawit Stapornchaisit, Zixuan Qin, Toshihiro Kawase, Natsue Yoshimura

    Sensors and Materials   32 ( 3 )   959 - 966   2020年3月

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

    DOI: 10.18494/SAM.2020.2636

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  • Distributed Sensing Via Inductively Coupled Single-Transistor Chaotic Oscillators: A New Approach and Its Experimental Proof-of-Concept 査読 国際共著

    Ludovico Minati, Korkut Kaan Tokgoz, Mattia Frasca, Yasuharu Koike, Jacopo Iannacci, Natsue Yoshimura, Kazuya Masu, Hiroyuki Ito

    IEEE Access   8   36536 - 36555   2020年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers ({IEEE})  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2020.2976139

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  • Investigation of Delayed Response during Real-Time Cursor Control Using Electroencephalography. 査読 国際共著 国際誌

    Hyeonseok Kim, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Journal of healthcare engineering   2020   1418437 - 1418437   2020年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Error-related brain activation has been investigated for advanced brain-machine interfaces (BMI). However, how a delayed response of cursor control in BMI systems should be handled is not clear. Therefore, the purpose of this study was to investigate how participants responded to delayed cursor control. Six subjects participated in the experiment and performed a wrist-bending task. For three distinct delay intervals (an interval where participants could not perceive the delay, an interval where participants could not be sure whether there was a delay or not, and an interval where participants could perceive the delay), we assessed two types of binary classifications ("Yes + No" vs. "I don't know" and "Yes" vs. "No") based on participants' responses and applied delay times (thus, four types of classification, overall). For most participants, the "Yes vs. No" classification had higher accuracy than "Yes + No" vs. "I don't know" classification. For the "Yes + No" vs. "I don't know" classification, most participants displayed higher accuracy based on response classification than delay classification. Our results demonstrate that a class only for "I don't know" largely contributed to these differences. Many independent components (ICs) that exhibited high accuracy in "Yes + No" vs. "I don't know" response classification were associated with activation of areas from the frontal to parietal lobes, while many ICs that showed high accuracy in the "Yes vs. No" classification were associated with activation of an area ranging from the parietal to the occipital lobes and were more broadly localized in cortical regions than was seen for the "Yes + No" vs. "I don't know" classification. Our results suggest that small and large delays in real-time cursor control differ not only in the magnitude of the delay but should be handled as distinct information in different ways and might involve differential processing in the brain.

    DOI: 10.1155/2020/1418437

    PubMed

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  • Muscle Synergy and Musculoskeletal Model-Based Continuous Multi-Dimensional Estimation of Wrist and Hand Motions 査読 国際誌

    Yeongdae Kim, Sorawit Stapornchaisit, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Journal of Healthcare Engineering   2020   5451219 - 5451219   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)  

    In this study, seven-channel electromyography signal-based two-dimensional wrist joint movement estimation with and without handgrip motions was carried out. Electromyography signals were analyzed using the synergy-based linear regression model and musculoskeletal model; they were subsequently compared with respect to single and combined wrist joint movements and handgrip. Using each one of wrist motion and grip trial as a training set, the synergy-based linear regression model exhibited a statistically significant performance with 0.7891 ± 0.0844 Pearson correlation coefficient (r) value in two-dimensional wrist motion estimation compared with 0.7608 ±  0.1037 r value of the musculoskeletal model. Estimates on the grip force produced 0.8463 ± 0.0503 r value with 0.2559 ± 0.1397 normalized root-mean-square error of the wrist motion range. This continuous wrist and handgrip estimation can be considered when electromyography-based multi-dimensional input signals in the prosthesis, virtual interface, and rehabilitation are needed.

    DOI: 10.1155/2020/5451219

    PubMed

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  • Towards a Simplified Estimation of Muscle Activation Pattern from MRI and EMG Using Electrical Network and Graph Theory. 査読 国際共著 国際誌

    Enrico Piovanelli, Davide Piovesan, Shouhei Shirafuji, Becky Su, Natsue Yoshimura, Yousuke Ogata, Jun Ota

    Sensors (Basel, Switzerland)   20 ( 3 )   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)  

    Muscle functional MRI (mfMRI) is an imaging technique that assess muscles' activity, exploiting a shift in the T2-relaxation time between resting and active state on muscles. It is accompanied by the use of electromyography (EMG) to have a better understanding of the muscle electrophysiology; however, a technique merging MRI and EMG information has not been defined yet. In this paper, we present an anatomical and quantitative evaluation of the method our group introduced in to quantify its validity in terms of muscle pattern estimation for four subjects during four isometric tasks. Muscle activation pattern are estimated using a resistive network to model the morphology in the MRI. An inverse problem is solved from sEMG data to assess muscle activation. The results have been validated with a comparison with physiological information and with the fitting on the electrodes space. On average, over 90% of the input sEMG information was able to be explained with the estimated muscle patterns. There is a match with anatomical information, even if a strong subjectivity is observed among subjects. With this paper we want to proof the method's validity showing its potential in diagnostic and rehabilitation fields.

    DOI: 10.3390/s20030724

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  • Group representative brain connectivity model of episodic encoding using large fMRI dataset

    Supat Saetia, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Journal of Physics: Conference Series   1379 ( 1 )   2019年11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)   出版者・発行元:Institute of Physics Publishing  

    DOI: 10.1088/1742-6596/1379/1/012058

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  • Finger Angle Estimation From Array EMG System Using Linear Regression Model With Independent Component Analysis. 査読 国際共著 国際誌

    Sorawit Stapornchaisit, Yeongdae Kim, Atsushi Takagi, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in neurorobotics   13   75 - 75   2019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)  

    Surface ElectroMyoGraphy (EMG) signals from the forearm used in prosthetic hand and finger control systems require precise anatomy data of finger muscles that are small and located deep within the forearm. The main problem of this method is that the signal quality depends on the placement of EMG sensor, which can significantly affects the accuracy and precision to estimate joint angles or forces. Moreover, in case of amputees, the location of finger muscles is unknown and needed to be identified manually for EMG recording. As a result, most modern prosthetic hands utilize limited number of muscles with pattern recognition to control finger according to pre-defined grip which is unable to mimic natural finger motion. To address such issue, we used array EMG sensors to obtain EMG signals from all possible positions on the forearm and applied regression method to produce natural finger motion. The signals were analyzed using independent component analysis (ICA) to find the best-fitted independent component (IC) that matches the anatomical data taken after the experiment. Next, from the IC and EMG signals, finger angles were estimated using linear regression model (LRM). Each finger was assigned EMG and IC component for flexion and extension muscles, to assess the possibility of controlling each finger angle separately. We compared the joint angles of each finger between calculated from IC and EMG by correlation coefficients (CC) for all fingers. The average CC values were higher than 0.7, demonstrating the strength of the linear relationship. The different between IC and EMG methods suggests that the IC method can reduce noise and increase the signal to noise ratio. The performance of ICA method showed higher CC value at around 0.2 ± 0.10. In order to confirm the performance of ICA method, we also tested mathematical musculoskeletal model (MSM). The result from this study showed that not only array EMG sensors with ICA significantly improve the quality of signal detected from forearm but also reduce problems of conventional EMG sensors and consequently improve the performance of regression method to imitate natural finger motion.

    DOI: 10.3389/fnbot.2019.00075

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  • Hyperexcitability in Cultured Cortical Neuron Networks from the G93A-SOD1 Amyotrophic Lateral Sclerosis Model Mouse and its Molecular Correlates. 査読 国際共著 国際誌

    Stefania Marcuzzo, Benedetta Terragni, Silvia Bonanno, Davide Isaia, Paola Cavalcante, Cristina Cappelletti, Emilio Ciusani, Ambra Rizzo, Giulia Regalia, Natsue Yoshimura, Giovanni Stefano Ugolini, Marco Rasponi, Giulia Bechi, Massimo Mantegazza, Renato Mantegazza, Pia Bernasconi, Ludovico Minati

    Neuroscience   416   88 - 99   2019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)  

    Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a neurodegenerative disease affecting the corticospinal tract and leading to motor neuron death. According to a recent study, magnetic resonance imaging-visible changes suggestive of neurodegeneration seem absent in the motor cortex of G93A-SOD1 ALS mice. However, it has not yet been ascertained whether the cortical neural activity is intact, or alterations are present, perhaps even from an early stage. Here, cortical neurons from this model were isolated at post-natal day 1 and cultured on multielectrode arrays. Their activity was studied with a comprehensive pool of neurophysiological analyses probing excitability, criticality and network architecture, alongside immunocytochemistry and molecular investigations. Significant hyperexcitability was visible through increased network firing rate and bursting, whereas topological changes in the synchronization patterns were apparently absent. The number of dendritic spines was increased, accompanied by elevated transcriptional levels of the DLG4 gene, NMDA receptor 1 and the early pro-apoptotic APAF1 gene. The extracellular Na+, Ca2+, K+ and Cl- concentrations were elevated, pointing to perturbations in the culture micro-environment. Our findings highlight remarkable early changes in ALS cortical neuron activity and physiology. These changes suggest that the causative factors of hyperexcitability and associated toxicity could become established much earlier than the appearance of disease symptoms, with implications for the discovery of new hypothetical therapeutic targets.

    DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.07.041

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  • Classification of Movement Intention Using Independent Components of Premovement EEG. 査読 国際共著 国際誌

    Hyeonseok Kim, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in human neuroscience   13   63 - 63   2019年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Many previous studies on brain-machine interfaces (BMIs) have focused on electroencephalography (EEG) signals elicited during motor-command execution to generate device commands. However, exploiting pre-execution brain activity related to movement intention could improve the practical applicability of BMIs. Therefore, in this study we investigated whether EEG signals occurring before movement execution could be used to classify movement intention. Six subjects performed reaching tasks that required them to move a cursor to one of four targets distributed horizontally and vertically from the center. Using independent components of EEG acquired during a premovement phase, two-class classifications were performed for left vs. right trials and top vs. bottom trials using a support vector machine. Instructions were presented visually (test) and aurally (condition). In the test condition, accuracy for a single window was about 75%, and it increased to 85% in classification using two windows. In the control condition, accuracy for a single window was about 73%, and it increased to 80% in classification using two windows. Classification results showed that a combination of two windows from different time intervals during the premovement phase improved classification performance in the both conditions compared to a single window classification. By categorizing the independent components according to spatial pattern, we found that information depending on the modality can improve classification performance. We confirmed that EEG signals occurring during movement preparation can be used to control a BMI.

    DOI: 10.3389/fnhum.2019.00063

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  • Warped phase coherence: An empirical synchronization measure combining phase and amplitude information 査読 国際共著 国際誌

    Ludovico Minati, Natsue Yoshimura, Mattia Frasca, Stanisław Drożdż, Yasuharu Koike

    Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science   29 ( 2 )   021102 - 021102   2019年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:{AIP} Publishing  

    The entrainment between weakly coupled nonlinear oscillators, as well as between complex signals such as those representing physiological activity, is frequently assessed in terms of whether a stable relationship is detectable between the instantaneous phases extracted from the measured or simulated time-series via the analytic signal. Here, we demonstrate that adding a possibly complex constant value to this normally null-mean signal has a non-trivial warping effect. Among other consequences, this introduces a level of sensitivity to the amplitude fluctuations and average relative phase. By means of simulations of Rössler systems and experiments on single-transistor oscillator networks, it is shown that the resulting coherence measure may have an empirical value in improving the inference of the structural couplings from the dynamics. When tentatively applied to the electroencephalogram recorded while performing imaginary and real movements, this straightforward modification of the phase locking value substantially improved the classification accuracy. Hence, its possible practical relevance in brain-computer and brain-machine interfaces deserves consideration.

    DOI: 10.1063/1.5082749

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  • Current-Starved Cross-Coupled CMOS Inverter Rings as Versatile Generators of Chaotic and Neural-Like Dynamics Over Multiple Frequency Decades. 査読 国際共著

    Ludovico Minati, Mattia Frasca, Natsue Yoshimura, Leonardo Ricci, Pawel Oswiecimka, Yasuharu Koike, Kazuya Masu, Hiroyuki Ito

    IEEE Access   7   54638 - 54657   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2912903

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  • Characteristics of Kinematic Parameters in Decoding Intended Reaching Movements Using Electroencephalography (EEG). 国際誌

    Hyeonseok Kim, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Frontiers in neuroscience   13   1148 - 1148   2019年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    The utility of premovement electroencephalography (EEG) for decoding movement intention during a reaching task has been demonstrated. However, the kind of information the brain represents regarding the intended target during movement preparation remains unknown. In the present study, we investigated which movement parameters (i.e., direction, distance, and positions for reaching) can be decoded in premovement EEG decoding. Eight participants performed 30 types of reaching movements that consisted of 1 of 24 movement directions, 7 movement distances, 5 horizontal target positions, and 5 vertical target positions. Event-related spectral perturbations were extracted using independent components, some of which were selected via an analysis of variance for further binary classification analysis using a support vector machine. When each parameter was used for class labeling, all possible binary classifications were performed. Classification accuracies for direction and distance were significantly higher than chance level, although no significant differences were observed for position. For the classification in which each movement was considered as a different class, the parameters comprising two vectors representing each movement were analyzed. In this case, classification accuracies were high when differences in distance were high, the sum of distances was high, angular differences were large, and differences in the target positions were high. The findings further revealed that direction and distance may provide the largest contributions to movement. In addition, regardless of the parameter, useful features for classification are easily found over the parietal and occipital areas.

    DOI: 10.3389/fnins.2019.01148

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  • Connectivity Influences on Nonlinear Dynamics in Weakly-Synchronized Networks: Insights From Rössler Systems, Electronic Chaotic Oscillators, Model and Biological Neurons 査読

    Ludovico Minati, Hiroyuki Ito, Alessio Perinelli, Leonardo Ricci, Luca Faes, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike, Mattia Frasca

    IEEE Access   7   174793 - 174821   2019年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers ({IEEE})  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2019.2957014

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  • Robust Logistic Regression against Attribute and Label Outliers via Information Theoretic Learning. 国際共著

    Yuanhao Li, Badong Chen, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    CoRR   abs/1909.02707   2019年

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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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    その他リンク: https://dblp.uni-trier.de/db/journals/corr/corr1909.html#abs-1909-02707

  • Control of a Robot Arm Using Decoded Joint Angles from Electrocorticograms in Primate. 査読 国際共著 国際誌

    Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Computational intelligence and neuroscience   2018   2580165 - 2580165   2018年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Electrocorticogram (ECoG) is a well-known recording method for the less invasive brain machine interface (BMI). Our previous studies have succeeded in predicting muscle activities and arm trajectories from ECoG signals. Despite such successful studies, there still remain solving works for the purpose of realizing an ECoG-based prosthesis. We suggest a neuromuscular interface to control robot using decoded muscle activities and joint angles. We used sparse linear regression to find the best fit between band-passed ECoGs and electromyograms (EMG) or joint angles. The best coefficient of determination for 100 s continuous prediction was 0.6333 ± 0.0033 (muscle activations) and 0.6359 ± 0.0929 (joint angles), respectively. We also controlled a 4 degree of freedom (DOF) robot arm using only decoded 4 DOF angles from the ECoGs in this study. Consequently, this study shows the possibility of contributing to future advancements in neuroprosthesis and neurorehabilitation technology.

    DOI: 10.1155/2018/2580165

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  • Utilizing sensory prediction errors for movement intention decoding: A new methodology 査読 国際共著 国際誌

    Gowrishankar Ganesh, Keigo Nakamura, Supat Saetia, Alejandra Mejia Tobar, Eiichi Yoshida, Hideyuki Ando, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    Science Advances   4 ( 5 )   eaaq0183   2018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)   出版者・発行元:American Association for the Advancement of Science ({AAAS})  

    We propose a new methodology for decoding movement intentions of humans. This methodology is motivated by the well-documented ability of the brain to predict sensory outcomes of self-generated and imagined actions using so-called forward models. We propose to subliminally stimulate the sensory modality corresponding to a user's intended movement, and decode a user's movement intention from his electroencephalography (EEG), by decoding for prediction errors-whether the sensory prediction corresponding to a user's intended movement matches the subliminal sensory stimulation we induce. We tested our proposal in a binary wheelchair turning task in which users thought of turning their wheelchair either left or right. We stimulated their vestibular system subliminally, toward either the left or the right direction, using a galvanic vestibular stimulator and show that the decoding for prediction errors from the EEG can radically improve movement intention decoding performance. We observed an 87.2% median single-trial decoding accuracy across tested participants, with zero user training, within 96 ms of the stimulation, and with no additional cognitive load on the users because the stimulation was subliminal.

    DOI: 10.1126/sciadv.aaq0183

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  • Effect of the EEG sensor number on the current-source decoder performance based on a variational Bayesian method (VBMEG) 査読

    Alejandra Mejia Tobar, Yousuke Ogata, Kahori Kita, Tatsuhiro Nakamura, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura

    Int J Eng Res Allied Sci   5 ( 3 )   25 - 29   2018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)  

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  • Versatile Locomotion Control of a Hexapod Robot Using a Hierarchical Network of Nonlinear Oscillator Circuits 査読

    Ludovico Minati, Mattia Frasca, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    IEEE Access   6   8042 - 8065   2018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)   出版者・発行元:Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc.  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2799145

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  • Decoding of Ankle Flexion and Extension from Cortical Current Sources Estimated from Non-invasive Brain Activity Recording Methods 査読 国際誌

    Tobar Alejandra Mejia, Hyoudou Rikiya, Kita Kahori, Nakamura Tatsuhiro, Kambara Hiroyuki, Ogata Yousuke, Hanakawa Takashi, Koike Yasuharu, Yoshimura Natsue

    FRONTIERS IN NEUROSCIENCE   11   733 - 733   2018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: 10.3389/fnins.2017.00733

    Web of Science

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  • Decoding finger movement in humans using synergy of EEG cortical current signals 査読 国際誌

    Natsue Yoshimura, Hayato Tsuda, Toshihiro Kawase, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike

    SCIENTIFIC REPORTS   7 ( 1 )   11382 - 11382   2017年9月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/s41598-017-09770-5

    Web of Science

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  • Decoding of emotional responses to user-unfriendly computer interfaces via electroencephalography signals 査読 国際共著

    Natsue Yoshimura, Osamu Koga, Yu Katsui, Yousuke Ogata, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike

    Acta IMEKO   6   93 - 98   2017年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Mapping ECoG channel contributions to trajectory and muscle activity prediction in human sensorimotor cortex 査読 国際誌

    Nakanishi, Yasuhiko, Yanagisawa, Takufumi, Shin, Duk, Kambara, Hiroyuki, Yoshimura, Natsue, Tanaka, Masataka, Fukuma, Ryohei, Kishima, Haruhiko, Hirata, Masayuki, Koike, Yasuharu

    Scientific Reports   7   45486 - 45486   2017年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/srep45486

    Web of Science

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  • Controlling an electromyography-based power-assist device for the wrist using electroencephalography cortical currents 査読

    Kawase, Toshihiro, Yoshimura, Natsue, Kambara, Hiroyuki, Koike, Yasuharu

    Advanced Robotics   31 ( 1-2 )   2017年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1080/01691864.2016.1215935

    Web of Science

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  • Source Separation and Localization of Individual Superficial Forearm Extensor Muscles Using High-Density Surface Electromyography 査読

    Becky Su, Shouhei Shirafuji, Tomomichi Oya, Yousuke Ogata, Tetsuro Funato, Natsue Yoshimura, Luca Pion-Tonachini, Scott Makeig, Kazuhiko Seki, Jun Ota

    2016 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science (MHS)   2016年11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)   出版者・発行元:IEEE  

    DOI: 10.1109/mhs.2016.7824149

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  • Individualistic weight perception from motion on a slope 査読 国際共著

    Zintus-Art, K., Shin, D., Kambara, H., Yoshimura, N., Koike, Y.

    Sci Rep   6   25432 - 25432   2016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: 10.1038/srep25432

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  • Decoding of Covert Vowel Articulation Using Electroencephalography Cortical Currents 査読 国際誌

    Yoshimura, Natsue, Nishimoto, Atsushi, Belkacem, Abdelkader Nasreddine, Shin, Duk, Kambara, Hiroyuki, Hanakawa, Takashi, Koike, Yasuharu

    Frontiers in Neuroscience   10 ( May )   175 - 175   2016年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fnins.2016.00175

    Web of Science

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  • Hybrid Control of a Vision-Guided Robot Arm by EOG, EMG, EEG Biosignals and Head Movement Acquired via a Consumer-Grade Wearable Device 査読

    Minati, Ludovico, Yoshimura, Natsue, Koike, Yasuharu

    IEEE Access   4   2016年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1109/ACCESS.2017.2647851

    Web of Science

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  • Online classification algorithm for eye-movement-based communication systems using two temporal EEG sensors 査読

    Belkacem, Abdelkader Nasreddine, Shin, Duk, Kambara, Hiroyuki, Yoshimura, Natsue, Koike, Yasuharu

    Biomedical Signal Processing and Control   16   2015年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.bspc.2014.10.005

    Web of Science

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  • Real-Time Control of a Video Game Using Eye Movements and Two Temporal EEG Sensors 査読 国際誌

    Belkacem, Abdelkader Nasreddine, Saetia, Supat, Zintus-Art, Kalanyu, Shin, Duk, Kambara, Hiroyuki, Yoshimura, Natsue, Berrached, Nasreddine, Koike, Yasuharu

    Computational Intelligence and Neuroscience   2015   653639 - 653639   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1155/2015/653639

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  • Evaluation of usability for cursor control from electroencephalography

    Osamu Koga, Natsue Yoshimura, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike

    XXI IMEKO World Congress "Measurement in Research and Industry"   2015年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:IMEKO-International Measurement Federation Secretariat  

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  • Dissociable neural representations of wrist motor coordinate frames in human motor cortices 査読 国際誌

    Natsue Yoshimura, Koji Jimura, Charles Sayo DaSalla, Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Takashi Hanakawa, Yasuharu Koike

    NEUROIMAGE   97   53 - 61   2014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: 10.1016/j.neuroimage.2014.04.046

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  • Decoding fingertip trajectory from electrocorticographic signals in humans 国際誌

    Yasuhiko Nakanishi, Takufumi Yanagisawa, Duk Shin, Chao Chen, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Ryohei Fukuma, Haruhiko Kishima, Masayuki Hirata, Yasuharu Koike

    NEUROSCIENCE RESEARCH   85   20 - 27   2014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: 10.1016/j.neures.2014.05.005

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  • Decoding of Kinetic and Kinematic Information from Electrocorticograms in Sensorimotor Cortex: a Review 招待 査読

    Duk Shin, Yasuhiko Nakanishi, Chao Chen, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    International Journal of Neurorehabilitation   1 ( 1 )   102   2014年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Classification of four eye directions from EEG signals for eye-movement-based communication systems 査読

    Belkacem, Abdelkader Nasreddine, Hirose, Hideaki, Yoshimura, Natsue, Shin, Duk, Koike, Yasuharu

    Journal of Medical and Biological Engineering   34 ( 6 )   2014年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.5405/jmbe.1596

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  • Decoding grasp force profile from electrocorticography signals in non-human primate sensorimotor cortex 査読 国際誌

    Chen, Chao, Shin, Duk, Watanabe, Hidenori, Nakanishi, Yasuhiko, Kambara, Hiroyuki, Yoshimura, Natsue, Nambu, Atsushi, Isa, Tadashi, Nishimura, Yukio, Koike, Yasuharu

    Neuroscience research   83   1 - 7   2014年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2014.03.010

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  • Advanced mobile security system operated by bioelectrical sensor 査読

    Kalanyu Zintus-Art, Duk Shin, Natsue Yoshimura, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike

    International Journal of Security and its Applications   8 ( 4 )   139 - 150   2014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:Science and Engineering Research Support Society  

    DOI: 10.14257/ijsia.2014.8.4.13

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  • The verification method using a musculo-skeletal model

    Masakatsu Tsukamoto, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    5th International Symposium on Measurement, Analysis and Modelling of Human Functions, ISHF 2013   69 - 70   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)   出版者・発行元:IMEKO-International Measurement Federation Secretariat  

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  • Rediction of joint angle from muscle activities decoded from electrocorticograms

    Duk Shin, Chao Chen, Yasuhiko Nakanishi, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Hidenori Watanabe, Atsushi Nambu, Tadashi Isa, Yukio Nishimura, Yasuharu Koike

    5th International Symposium on Measurement, Analysis and Modelling of Human Functions, ISHF 2013   65 - 66   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)   出版者・発行元:IMEKO-International Measurement Federation Secretariat  

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  • Prediction of arm 3D-trajectory from human electrocorticograms

    Yasuhiko Nakanishi, Takafumi Yanagisawa, Duk Shin, Chao Chen, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Masayuki Hirata, Toshiki Yoshimine, Yasuharu Koike

    5th International Symposium on Measurement, Analysis and Modelling of Human Functions, ISHF 2013   67 - 68   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)   出版者・発行元:IMEKO-International Measurement Federation Secretariat  

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  • Illusion of weight perception caused by temporal mismatch

    Hiroyuki Kambara, Duk Shin, Toshihiro Kawase, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    5th International Symposium on Measurement, Analysis and Modelling of Human Functions, ISHF 2013   53 - 60   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)   出版者・発行元:IMEKO-International Measurement Federation Secretariat  

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  • Control of a brick-breaking game using electromyogram

    Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yousun Kang, Yasuharu Koike

    2013 International Workshop on Computer Science and Engineering, WCSE 2013   128 - 131   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)   出版者・発行元:International Journal of Engineering and Technology (IJET)  

    DOI: 10.7763/IJET.2014.V6.680

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  • A virtual instrument system operated by electromyographic signals

    Duk Shin, Atsushi Katayama, Kyoungsik Kim, Jaehyo Kim, Natsue Yoshimura, Hiroyuki Kambara, Yasuharu Koike

    Information (Japan)   16 ( 5 )   3275 - 3285   2013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:International Information Institute Ltd.  

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  • The effect of temporal perception on weight perception 査読 国際誌

    Kambara, Hiroyuki, Shin, Duk, Kawase, Toshihiro, Yoshimura, Natsue, Akahane, Katsuhito, Sato, Makoto, Koike, Yasuharu

    Frontiers in Psychology   4   40 - 40   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.3389/fpsyg.2013.00040

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  • Prediction of Hand Trajectory from Electrocorticography Signals in Primary Motor Cortex 査読 国際誌

    Chen, Chao, Shin, Duk, Watanabe, Hidenori, Nakanishi, Yasuhiko, Kambara, Hiroyuki, Yoshimura, Natsue, Nambu, Atsushi, Isa, Tadashi, Nishimura, Yukio, Koike, Yasuharu

    Plos One   8 ( 12 )   e83534   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0083534

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  • Prediction of Three-Dimensional Arm Trajectories Based on ECoG Signals Recorded from Human Sensorimotor Cortex 査読 国際誌

    Nakanishi, Yasuhiko, Yanagisawa, Takufumi, Shin, Duk, Fukuma, Ryohei, Chen, Chao, Kambara, Hiroyuki, Yoshimura, Natsue, Hirata, Masayuki, Yoshimine, Toshiki, Koike, Yasuharu

    Plos One   8 ( 8 )   e72085   2013年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1371/journal.pone.0072085

    Web of Science

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  • BMIと運動制御 (第48回日本リハビリテーション医学会 学術集会/千葉 パネルディスカッション Brain-Machine Interface(BMI)でImpairmentに切り込む) 招待 査読

    小池 康晴, 川瀬 利弘, 辛 徳, 神原 裕行, 吉村 奈津江

    The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine   49 ( 10 )   715 - 719   2012年10月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本リハビリテーション医学会 ; 2007-  

    DOI: 10.2490/jjrmc.49.704

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2013041718

  • Reconstruction of flexor and extensor muscle activities from electroencephalography cortical currents 査読 国際誌

    Yoshimura, Natsue, DaSalla, Charles S., Hanakawa, Takashi, Sato, Masa-aki, Koike, Yasuharu

    Neuroimage   59 ( 2 )   1324 - 1337   2012年

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neuroimage.2011.08.029

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  • Classifying vowel speech imagery using EEG cortical currents 査読

    Yoshimura, Natsue, DaSalla, Charles S., Satsuma, Aruha, Hanakawa, Takashi, Sato, Masa-aki, Koike, Yasuharu

    Neuroscience Research   71   2011年

     詳細を見る

    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2011.07.874

    Web of Science

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  • Usability of EEG cortical currents in classification of vowel speech imagery 査読

    Natsue Yoshimura, Aruha Satsuma, Charles S. Dasalla, Takashi Hanakawa, Masa-Aki Sato, Yasuharu Koike

    2011 International Conference on Virtual Rehabilitation, ICVR 2011   2011年

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

    DOI: 10.1109/ICVR.2011.5971870

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  • Drosophila PQBP1 regulates learning acquisition at projection neurons in aversive olfactory conditioning. 国際誌

    Takuya Tamura, Daisuke Horiuchi, Yi-Chung Chen, Masaki Sone, Tomoyuki Miyashita, Minoru Saitoe, Natsue Yoshimura, Ann-Shyn Chiang, Hitoshi Okazawa

    The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience   30 ( 42 )   14091 - 101   2010年10月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Polyglutamine tract-binding protein-1 (PQBP1) is involved in the transcription-splicing coupling, and its mutations cause a group of human mental retardation syndromes. We generated a fly model in which the Drosophila homolog of PQBP1 (dPQBP1) is repressed by insertion of piggyBac. In classical odor conditioning, learning acquisition was significantly impaired in homozygous piggyBac-inserted flies, whereas the following memory retention was completely normal. Mushroom bodies (MBs) and antennal lobes were morphologically normal in dPQBP1-mutant flies. Projection neurons (PNs) were not reduced in number and their fiber connections were not changed, whereas gene expressions including NMDA receptor subunit 1 (NR1) were decreased in PNs. Targeted double-stranded RNA-mediated silencing of dPQBP1 in PNs, but not in MBs, similarly disrupted learning acquisition. NR1 overexpression in PNs rescued the learning disturbance of dPQBP1 mutants. HDAC (histone deacetylase) inhibitors, SAHA (suberoylanilide hydroxamic acid) and PBA (phenylbutyrate), that upregulated NR1 partially rescued the learning disturbance. Collectively, these findings identify dPQBP1 as a novel gene regulating learning acquisition at PNs.

    DOI: 10.1523/JNEUROSCI.1319-10.2010

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  • Suppression of the novel ER protein Maxer by mutant ataxin-1 in Bergman glia contributes to non-cell-autonomous toxicity. 国際誌

    Hiroki Shiwaku, Natsue Yoshimura, Takuya Tamura, Masaki Sone, Soichi Ogishima, Kei Watase, Kazuhiko Tagawa, Hitoshi Okazawa

    The EMBO journal   29 ( 14 )   2446 - 60   2010年7月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Non-cell-autonomous effect of mutant proteins expressed in glia has been implicated in several neurodegenerative disorders, whereas molecules mediating the toxicity are currently not known. We identified a novel molecule named multiple alpha-helix protein located at ER (Maxer) downregulated by mutant ataxin-1 (Atx1) in Bergmann glia. Maxer is an endoplasmic reticulum (ER) membrane protein interacting with CDK5RAP3. Maxer anchors CDK5RAP3 to the ER and inhibits its function of Cyclin D1 transcription repression in the nucleus. The loss of Maxer eventually induces cell accumulation at G1 phase. It was also shown that mutant Atx1 represses Maxer and inhibits proliferation of Bergmann glia in vitro. Consistently, Bergmann glia are reduced in the cerebellum of mutant Atx1 knockin mice before onset. Glutamate-aspartate transporter reduction in Bergmann glia by mutant Atx1 and vulnerability of Purkinje cell to glutamate are both strengthened by Maxer knockdown in Bergmann glia, whereas Maxer overexpression rescues them. Collectively, these results suggest that the reduction of Maxer mediates functional deficiency of Bergmann glia, and might contribute to the non-cell-autonomous pathology of SCA1.

    DOI: 10.1038/emboj.2010.116

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  • Sparse linear regression for reconstructing emg from EEG current sources estimated using variational bayes

    Natsue Yoshimura, Kei Omata, Charles S. DaSalla, Takashi Hanakawa, Masa-Aki Sato, Yasuharu Koike

    4th International Symposium on Measurement, Analysis and Modelling of Human Functions 2010, ISHF 2010   34 - 39   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)  

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  • Utilizing Fuzzy-SVM and a Subject Database to Reduce the Calibration Time of P300-Based BCI 査読

    Ahi, Sercan Taha, Yoshimura, Natsue, Kambara, Hiroyuki, Koike, Yasuharu, Wong, KW, Mendis, BS, Bouzerdoum, A

    Neural Information Processing: Models and Applications, Pt Ii   6444   2010年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Effectiveness of sparse linear regression for reconstructing muscle activity from EEG current sources 査読

    Yoshimura, Natsue, Omata, Kei, DaSalla, Charles S., Hanakawa, Takashi, Sato, Masa-aki, Koike, Yasuharu

    Neuroscience Research   68   2010年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.neures.2010.07.1454

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  • Knock-down of PQBP1 impairs anxiety-related cognition in mouse. 国際誌

    Hikaru Ito, Natsue Yoshimura, Masaru Kurosawa, Shunsuke Ishii, Nobuyuki Nukina, Hitoshi Okazawa

    Human molecular genetics   18 ( 22 )   4239 - 54   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)  

    PQBP1 (polyglutamine tract-binding protein 1) is a causative gene for a relatively frequent X-linked syndromic and non-syndromic mental retardation (MR). To analyze behavioral abnormalities of these patients from molecular basis, we developed a knock-down (KD) mouse model. The KD mice possess a transgene expressing 498 bp double-strand RNA that is endogenously cleaved to siRNA suppressing PQBP1 efficiently. After confirming that PQBP1 is selectively suppressed to nearly 50% of the control mice, we performed behavioral analyses of PQBP1-KD mice. The KD mice possessed normal ability in ordinary memory tests including water-maze test, whereas they showed abnormal anxiety-related behavior in light/dark exploration test and open-field test and showed obvious declines of anxiety-related cognition in the repetitive elevated plus maze or novel object recognition test. Correspondingly, we found c-fos upregulation and histone H3 acetylation after behavior tests were declined in neurons of amygdala, prefrontal cortex and hippocampus. Furthermore, we found that 4-phenylbutyric acid, an HDAC inhibitor, efficiently improved expression of these genes and rescued the abnormal phenotypes in adult PQBP1-KD mice. These results suggested that PQBP1 dysfunction in regulating gene expression might underlie the abnormal behavior and cognition of PQBP1-KD mice and that the recovery of expression of such PQBP1 target genes might improve the symptoms in adult patients.

    DOI: 10.1093/hmg/ddp378

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  • A transient VEP-based real-time brain-computer interface using non-direct gazed visual stimuli

    Yoshimura, N., Itakura, N.

    Electromyogr Clin Neurophysiol   49 ( 8 )   2009年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Study on transient VEP-based brain-computer interface using non-direct gazed visual stimuli

    Yoshimura, N., Itakura, N.

    Electromyogr Clin Neurophysiol   48 ( 1 )   2008年

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

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  • Proteome analysis of soluble nuclear proteins reveals that HMGB1/2 suppress genotoxic stress in polyglutamine diseases 査読

    Mei-Ling Qi, Kazuhiko Tagawa, Yasushi Enokido, Natsue Yoshimura, Yo-ichi Wada, Kei Watase, Sho-ichi Ishiura, Ichiro Kanazawa, Juan Botas, Minoru Saitoe, Erich E. Wanker, Hitoshi Okazawa

    Nature Cell Biology   9 ( 4 )   402 - 414   2007年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1038/ncb1553

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  • Expression of human PQBP-1 in Drosophila impairs long-term memory and induces abnormal courtship 査読

    N Yoshimura, D Horiuchi, M Shibata, M Saitoe, ML Qi, H Okazawa

    FEBS LETTERS   580 ( 9 )   2335 - 2340   2006年4月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.febslet.2006.03.056

    Web of Science

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  • Transcriptional repression induces a slowly progressive atypical neuronal death associated with changes of YAP isoforms and p73 査読

    M Hoshino, ML Qi, N Yoshimura, T Miyashita, K Tagawa, Y Wada, Y Enokido, S Marubuchi, P Harjes, N Arai, K Oyanagi, G Blandino, M Sudol, T Rich, Kanazawa, I, EE Wanker, M Saitoe, H Okazawa

    JOURNAL OF CELL BIOLOGY   172 ( 4 )   589 - 604   2006年2月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1083/jcb.200509132

    Web of Science

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  • PQBP-1 is expressed predominantly in the central nervous system during development 査読

    YL Qi, M Hoshino, Y Wada, S Marubuchi, N Yoshimura, Kanazawa, I, K Shinomiya, H Okazawa

    EUROPEAN JOURNAL OF NEUROSCIENCE   22 ( 6 )   1277 - 1286   2005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: 10.1111/j.1460-9568.2005.04339.x

    Web of Science

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MISC

  • 熱的中立環境下の人工気候室実験に基づく風の心地よさ感に関わる脳領域の推定

    東野莉奈, 中村隆斗, 本江一紘, XUAN Yingli, 吉村奈津江, 大風翼

    風工学研究論文集(CD-ROM)   28   2024年

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  • 頭皮脳波を用いた音声合成の可能性

    吉村奈津江, 吉村奈津江

    日本喉頭科学会総会学術講演会プログラムおよび予稿集   36th   2024年

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  • Transformerを用いた脳波信号からの音声復元の検討

    水野友暁, 岸田拓也, 吉村奈津江, 中鹿亘

    電子情報通信学会技術研究報告(Web)   123 ( 401(EA2023 61-133) )   2024年

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  • 脳波計測とアプリを利用した加齢による転倒リスク判定と改善システムへの応用

    吉村奈津江

    立石科学技術振興財団助成研究成果集(Web)   ( 33 )   2024年

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  • 脳波を用いた風の心地よさ感評価に関する研究(その3):熱的中立環境下の人工気候室実験と機械学習に基づく風の心地よさ感に関わる脳領域の推定

    東野莉奈, 本江一紘, 中村隆斗, 玄英麗, 吉村奈津江, 大風翼

    日本建築学会大会学術講演梗概集・建築デザイン発表梗概集(CD-ROM)   2024   2024年

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  • VRジャグリングシステムを用いた仮想現実空間内における運動スキル学習

    日本バーチャルリアリティ学会大会論文集   28   2023年9月

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    担当区分:最終著者   記述言語:日本語   掲載種別:研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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  • 40126 脳波への独立成分分析を用いた暑熱環境下で風を浴びた際の瞬間的な心地良さ評価に関する研究

    中村 隆斗, 丸山 裕恒, 玄 英麗, 水谷 国男, 大風 翼, 吉村 奈津江

    環境工学I   ( 2020 )   251 - 252   2020年9月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本建築学会  

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  • EEG信号を用いた予測誤りに基づいた人間の動作意図の解読による車椅子制御

    施宇曦, 吉田栄一, 安藤英由樹, GOWRISHANKAR Ganesh, 小池康晴, 吉村奈津江

    日本神経回路学会全国大会講演論文集   29th   2019年

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  • 神経活動からの睡眠障害の解析

    相澤秀紀, 小池康晴, 緒方洋輔, 吉村奈津江

    生体医歯工学共同研究拠点成果報告書   2017   113   2018年4月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • 標準脳モデルを用いた運動想起中の脳皮質電流推定の試み

    高瀬雄哉, 緒方洋輔, 吉村奈津江, 小池康晴, 加納慎一郎

    電気学会研究会資料   ( MBE-18-001-031 )   83‐88   2018年3月

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    記述言語:日本語  

    J-GLOBAL

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  • EEG data analysis during postural sway induced by optic flow (ニューロコンピューティング)

    香川 高弘, 宮腰 誠, Makeig Scott, Iversen John, Wagner Johanna, 神原 裕行, 吉村 奈津江, 田中 宏和, 党 建武, 宇野 洋二, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 361 )   29 - 33   2017年12月

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    記述言語:英語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

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  • ジャグリング動作中の脳波信号解析 (ニューロコンピューティング)

    神原 裕行, 宮腰 誠, 田中 宏和, 香川 高広, 吉村 奈津江, 小池 康晴, マケイグ スコット

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   117 ( 361 )   17 - 22   2017年12月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:電子情報通信学会  

    CiNii Books

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  • 脳波からの筋活動のデコーディングによるロボット制御

    川瀬 利弘, 吉村 奈津江, 神原 裕行, 小池 康晴

    第17回日本電気生理運動学会(JSEK)大会抄録集   15 - 16   2016年11月

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  • Online classification algorithm for eye-movement-based communication systems using two temporal EEG sensors (vol 16, pg 40, 2015)

    Abdelkader Nasreddine Belkacem, Duk Shin, Hiroyuki Kambara, Natsue Yoshimura, Yasuharu Koike

    BIOMEDICAL SIGNAL PROCESSING AND CONTROL   19   137 - 137   2015年5月

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  • ヒト大脳皮質のECoG信号による指先の3次元軌道推定 (ニューロコンピューティング)

    中西 康彦, 栁澤 琢史, 辛 徳, 神原 裕行, 吉村 奈津江, 福間 良平, 貴島 晴彦, 平田 雅之, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 515 )   195 - 198   2015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  

    Brain-machine interface (BMI)は、四肢に運動障害がある患者に対するロボット義手等への応用が期待されており、既に多くの研究で上肢の軌道推定が行われている。しかし手指の軌道推定技術はまだ十分な精度に達したとは言い難いように思われる。本研究ではヒトの左脳の硬膜下に90個のelectrocorticogram (ECoG)電極を埋め込み、その信号を用いて指先の3次元軌道をsparse linear regressionにより推定した。右手掌を下に向けて机の上におき、母指、示指および中指を屈伸運動させるタスクを行った。実測軌道に対する推定軌道のPeason相関係数と標準化した二乗平均平方根誤差の平均値は、各々0.83〜0.90および0.24〜0.48であった。

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  • Advanced Mobile Security System Operated by Electromyography Signals (MEとバイオサイバネティックス)

    ZINTUS-ART Kalanyu, YOSHIMURA Natsue, SHIN Duk, KAMBARA Hiroyuki, KOIKE Yasuharu

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 514 )   343 - 349   2015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  

    This article describes a novel approach to biometric-based mobile security systems: a myokinetic password using surface EMG signals. Without modifying either password length or character variations, we observed the possibility where traditional 4-digits password systems can be enhanced. Here we present an implementation of an intuitive password system that takes advantage of muscle activation to enhance password complexity. We paired each password digit with a muscle activation level from EMG signals. This allows each individual digit to have multiple possible states, thereby increasing the number of password combinations. Furthermore, we have verified the scalability of this technique by increasing the support up to three muscle activation levels. By utilizing the proposed system, the number of possible input key combination is increased from 256 to 810,000 with three muscle levels. The password can also avoid being exploited by up to 80 key entries, given that the intruder knows all the digit combination.

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  • Advanced Mobile Security System Operated by Electromyography Signals (ニューロコンピューティング)

    ZINTUS-ART Kalanyu, YOSHIMURA Natsue, SHIN Duk, KAMBARA Hiroyuki, KOIKE Yasuharu

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 515 )   343 - 349   2015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  

    This article describes a novel approach to biometric-based mobile security systems: a myokinetic password using surface EMG signals. Without modifying either password length or character variations, we observed the possibility where traditional 4-digits password systems can be enhanced. Here we present an implementation of an intuitive password system that takes advantage of muscle activation to enhance password complexity. We paired each password digit with a muscle activation level from EMG signals. This allows each individual digit to have multiple possible states, thereby increasing the number of password combinations. Furthermore, we have verified the scalability of this technique by increasing the support up to three muscle activation levels. By utilizing the proposed system, the number of possible input key combination is increased from 256 to 810,000 with three muscle levels. The password can also avoid being exploited by up to 80 key entries, given that the intruder knows all the digit combination.

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  • 初見演奏のためのピアノ学習システムの開発 (ニューロコンピューティング)

    矢嶋 真淑, 吉村 奈津江, 神原 裕行, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 515 )   357 - 360   2015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  

    ピアノ初見演奏は,楽譜を初めて見た状態でどの程度弾くことができるかによって,個人の演奏能力を調べることに用いられている.先行研究により,演奏している位置と視線位置の差(Eye Hand Span)が調べられ,上級者と初級者のEHSの違いが示された.しかし,初見演奏を行うためには新しい楽譜を常に用意する必要があり,ピアノ練習をよりスムーズに進める効果的なトレーニング方法は提案されていない.そこで本研究では、上級者と初級者の初見演奏時における、EHSの違いと、楽譜の難度によるEHSの変化を明らかにし、初見演奏のトレーニングシステムを提案・作製した.そしてこのシステムを用いて練習を行い,その効果を評価した。

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  • Motor control theory and brain-machine interfaces 招待

    Yasuharu Koike, Natsue Yoshimura, Duk Shin, Hiroyuki Kambara

    1   67 - 81   2015年1月

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  • 脳波を用いた感性の定量化と応用に関する基礎検討 (ニューロコンピューティング)

    古賀 理, 吉村 奈津江, Nasreddine Belkacem Abdelkader, 辛 徳, 神原 裕行, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 326 )   27 - 31   2014年11月

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

    近年、コンピュータのもつインターフェースにおける使いやすさに対する関心が高まっている。脳波(EEG)は使いやすさを評価するために有用であると考えられるが、従来の研究では基本的な感情を識別するものが主流であり、「使いやすさ」という感性については調べられていない。本研究では、「イライラ感」を使いにくいインターフェースから生じるタスクの困難さに起因するものと定義する。この感性を評価するため、マウス操作によるターゲットリーチングを設計して「イライラ感」の生起を試みた。タスク時に記録したEEGについて、SVMによるタスクの識別を行い、識別に有効な信号と識別精度の評価を行った。結果、2クラスの識別で84%以上の精度が達成された。

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  • 落下物体受け取り動作における加速度学習メカニズムの解明 (ニューロコンピューティング)

    濱 直人, 神原 裕行, 吉村 奈津江, 辛 徳, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 326 )   91 - 96   2014年11月

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

    野球でフライを捕るときやテニスでスマッシュを打つとき,ヒトは落下するボールに対して適切なタイミングで身体を制御する.こうした制御が可能なのは,視覚情報から物体の位置と速度を認識し,重力加速度に対応した脳内の内部モデルによって接触時刻を予測しているからである.さらに重力加速度とは異なる加速度環境においても,その加速度に対応した新たな内部モデルを獲得できることが知られている.しかし,どのような情報を基に加速度の学習が行われるかは不明である.そこで本研究は,視覚情報と加速度学習の関係性について考察する.検証実験では,被験者は力覚が得られないバーチャルリアリティ(VR)環境でカーソルを操作し,落下物体を受け取るタスクを行った.そして,接触時刻前のカーソルの位置の誤差によって,加速度の学習が行われることを示唆する結果が得られた.

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  • 脳波を用いた感性の定量化と応用に関する基礎検討 (MEとバイオサイバネティックス)

    古賀 理, 吉村 奈津江, Nasreddine Belkacem Abdelkader, 辛 徳, 神原 裕行, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 325 )   11 - 15   2014年11月

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

    近年、コンピュータのもつインターフェースにおける使いやすさに対する関心が高まっている。脳波(EEG)は使いやすさを評価するために有用であると考えられるが、従来の研究では基本的な感情を識別するものが主流であり、「使いやすさ」という感性については調べられていない。本研究では、「イライラ感」を使いにくいインターフェースから生じるタスクの困難さに起因するものと定義する。この感性を評価するため、マウス操作によるターゲットリーチングを設計して「イライラ感」の生起を試みた。タスク時に記録したEEGについて、SVMによるタスクの識別を行い、識別に有効な信号と識別精度の評価を行った。結果、2クラスの識別で84%以上の精度が達成された。

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2015261143

  • 脳波を用いた手指の動作識別 (ニューロコンピューティング)

    奥下 竜太郎, 吉村 奈津江, 神原 裕行, 辛 徳, ベルカセム アブデルカデル ナサルディン, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 326 )   1 - 6   2014年11月

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

    脳活動を用いてこれまで手首などの動作や運動イメージを識別した報告がされてきたが,手指などの末端の動きや力の強弱において脳波(EEG)を用いて識別した報告はされていなかった.本研究では,EEGを用いて皮質信号源電流推定を行い手指の屈曲,伸展および力の強,弱において,高い精度で識別出来る事を確認した.皮質信号源電流は脳波(EEG)と核磁気共鳴画像法(MRI)の脳データを用いて,階層的変分ベイズ法(VBMEG)により推定された一次運動野,前運動野,補足運動野の波形とした.また動作と共に神経細胞の発火頻度が変化することから,波形の周波数スペクトルを用いて識別することで高い識別率が得られる事を確認した.

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  • 環境の不確実性に応じて変化する最適な手首インピーダンスの考察 (情報論的学習理論と機械学習)

    神原 裕行, 小川 展夢, 辛 徳, 吉村 奈津江, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 105 )   227 - 232   2014年6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  

    我々が環境とのインタラクションを行うとき,脳は環境の特性を事前に予測し身体を制御する.しかし,その予測は必ずしも正しいわけではない.本研究では,物体を受け取る運動タスクにおいて,物体の重さの不確実性が筋骨格系のインピーダンス制御に与える影響を,運動精度と消費エネルギーの項を含む目的関数のもとでの最適制御の枠組みで考察した.その結果,不確実性の度合いに応じた最適なスティフネスの変化の傾向が,両項のトレードオフに関する係数に応じて変化することが確かめられた.この結果は心理物理実験の結果を説明できるものであり,ヒトが運動精度と消費エネルギーのトレードオフのもとで不確実な環境における最適なインピーダンス制御を実現していることを示唆する.

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  • 強化学習とフィードバック誤差学習を用いた力場適応のための到達運動学習モデル (ニューロコンピューティング)

    清水 遥, 神原 裕行, 吉村 奈津江, 辛 徳, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   114 ( 104 )   213 - 219   2014年6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  

    我々は日常的に,机にあるものにむかって手をのばすといった到達運動を行っている.人間の到達運動にはほぼ直線の軌跡と釣鐘型の速度波形という特徴があり,また,外力下においても外力のない状態と同じ運動ができることが知られている.このような特徴を再現する様々な数理的モデルが考えられてきたが,近年,大脳基底核の学習モデルである強化学習や,小脳の学習モデルであるフィードバック誤差学習を組み合わせて,到達運動を実現するための適切な運動指令を獲得する運動制御学習モデルが提案された.本研究では,外力下での到達運動学習シミュレーションを行い,人間の特徴と比較することでこのモデルの妥当性を評価した.その結果,軌跡と速度波形に関して人間の特徴と一致する結果が見られた.また,学習の試行が増えるごとに手先のぶれが収まる過程も再現することができ,このモデルによって外力下での到達運動制御を学習できることがわかった.ただし,外力に対し伸筋と屈筋の運動指令を同時に高めるという特徴が見られなかった.このことから,このモデルに同時活性をする機構を加えることが今後の課題として考えられる.

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  • 環境の不確実性に応じて変化する最適な手首インピーダンスの考察

    神原 裕行, 小川 展夢, 辛 徳, 吉村 奈津江, 小池 康晴

    情報処理学会研究報告. MPS, 数理モデル化と問題解決研究報告   2014 ( 40 )   1 - 6   2014年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人情報処理学会  

    我々が環境とのインタラクションを行うとき,脳は環境の特性を事前に予測し身体を制御する.しかし,その予測は必ずしも正しいわけではない.本研究では,物体を受け取る運動タスクにおいて,物体の重さの不確実性が筋骨格系のインピーダンス制御に与える影響を,運動精度と消費エネルギーの項を含む目的関数のもとでの最適制御の枠組みで考察した.その結果,不確実性の度合いに応じた最適なステイフネスの変化の傾向が,両項のトレードオフに関する係数に応じて変化することが確かめられた.この結果は心理物理実験の結果を説明できるものであり,ヒトが運動精度と消費エネルギーのトレードオフのもとで不確実な環境における最適なインピーダンス制御を実現していることを示唆する.

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  • 強化学習とフィードバック誤差学習を用いた力場適応のための到達運動学習モデル

    清水 遥, 神原 裕行, 吉村 奈津江, 辛 徳, 小池 康晴

    情報処理学会研究報告. MPS, 数理モデル化と問題解決研究報告   2014 ( 38 )   1 - 7   2014年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:一般社団法人情報処理学会  

    我々は日常的に,机にあるものにむかって手をのばすといった到達運動を行っている.人間の到達運動にはほぼ直線の軌跡と釣鐘型の速度波形という特徴があり,また,外力下においても外力のない状態と同じ運動ができることが知られている.このような特徴を再現する様々な数理的モデルが考えられてきたが,近年,大脳基底核の学習モデルである強化学習や,小脳の学習モデルであるフィードバック誤差学習を組み合わせて,到達運動を実現するための適切な運動指令を獲得する運動制御学習モデルが提案された.本研究では,外力下での到達運動学習シミュレーションを行い,人間の特徴と比較することでこのモデルの妥当性を評価したその結果,軌跡と速度波形に関して人間の特徴と一致する結果が見られた.また,学習の試行が増えるごとに手先のぶれが収まる過程も再現することができ,このモデルによって外力下での到達運動制御を学習できることがわかった.ただし,外力に対し伸筋と屈筋の運動指令を同時に高めるという特徴が見られなかった.このことから,このモデルに同時活性をする機構を加えることが今後の課題として考えられる.

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  • AS-3-5 筋骨格モデルを用いた本人認証手法(AS-3.先端技術の融合によるバイオメトリクス応用,シンポジウムセッション)

    塚本 昌克, 金親 拓哉, 真野 航, 神原 裕行, 吉村 奈津江, 小池 康晴

    電子情報通信学会総合大会講演論文集   2014   "S - 38"-"S-39"   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  

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  • 脳活動信号を用いた音声識別 (MEとバイオサイバネティックス)

    西元 淳, 吉村 奈津江, 地村 弘二, 神原 裕行, 辛 徳, 花川 隆, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報   113 ( 222 )   41 - 46   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  

    近年、考えるだけでコンピュータなどの機器を制御できる可能性のあるブレイン・コンピュータ・インタフェース(BCI)の研究がおこなわれている。本研究では、意思推定のBCIとして、非侵襲の脳活動計測を用いた音声識別を検討した。用いた脳活動信号は脳波、fMRIおよび、これらを組み合わせた階層変分ベイズ法により推定された皮質信号源電流とした。日本語の母音を用いて、音声を聴かせると同時に黙読を行うタスクを実施した。音声識別を行う際、大脳皮質の解剖学的領域を基にfMRIデータ解析より得られた賦活領域を選定して識別することで、より高い識別精度が得られる可能性が示された。

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  • 運動と姿勢の動作解析 (特集 作業療法と脳科学(Part 2)身体障害領域)

    小池 康晴, 神原 裕行, 吉村 奈津江

    作業療法ジャーナル   47 ( 6 )   492 - 496   2013年6月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:三輪書店  

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2013213823

  • 重さの予測が運動制御に与える影響についての考察

    小川 展夢, 神原 裕之, 吉村 奈津江, 小池 康晴

    電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報   112 ( 220 )   25 - 30   2012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  

    物体の保持には、重さの知覚と運動制御という2つの要素が関わる。同じ質量だが大きさの異なる2つの物体を保持した場合、小さい方を重く感じる。この現象はsize-weight illusionと呼ばれ、主観的な重さの知覚が実際の重さと異なっていることを示している。EMGから計算されるスティフネスと平衡位置は、関節運動の数理モデルに用いられる概念で、脳が運動器にどのような指令を送ったかを測る指標になると考えられる。本研究では、スティフネスと平衡位置を用いて、保持する対象物の重さの予測が、運動制御に与える影響を調べた。その結果、知覚と同様に、保持している物体が同じ質量であれば、大きさが小さい程、重たいおもりを保持するときのような運動制御が行われることがわかった。これは、手先の変位の大きさを指標に、運動制御がベイズ的であるとした先行研究と異なる結果となった。また、運動制御と知覚は異なる機能系で処理される、という意見もある中で、両者に何らかの関係性があることを示唆している。

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2013094477

  • Controlling a robot using EEG cortical currents

    Natsue Yoshimura, Charles DaSalla, Toshihiro Kawase, Hiroyuki Kambara, Duk Shin, Takashi Hanakawa, Masaaki Sato, Yasuharu Koike

    Neuro2012   2012年

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  • 信号源推定を用いた脳波から筋活動信号の再構築

    吉村 奈津江, ダサーラ チャールズ・サヨ, 花川 隆, 佐藤 雅昭, 小池 康晴

    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 ( 315 )   35 - 40   2011年11月

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

    脳波(EEG)を用いたブレイン・マシン・インタフェース(BMI)研究ではこれまで動作や運動パターンの識別は実現されていたが,運動時の筋活動の時系列信号をEEGから再構築した例は報告されていなかった.我々は等尺性収縮運動時の手首に関する筋肉について,階層的変分ベイズ法(VBMEG)と呼ばれるEEG信号源推定法を用いて筋活動を推定し,高い精度で屈筋および伸筋の時系列信号が再構築できることを確認した.また将来的なリアルタイム化を想定し,VBMEGによる信号源推定時に利用する事前情報パラメータとして,fMRI解析から得られた脳活動情報ではなく解剖学的情報のみを用いた場合の再構築精度についても検討した.

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  • dPQBP1 is involved in a memory trace at projection neurons

    Takuya Tamura, Daisuke Horiuchi, Yi-Chung Chen, Masaki Sone, Tomoyuki Miyashita, Minoru Saitoe, Natsue Yoshimura, Ann-Shyn Chiang, Hitoshi Okazawa

    NEUROSCIENCE RESEARCH   68   E186 - E186   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.2010.07.2396

    Web of Science

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  • Transient 型VEPを用いた脳波入力インタフェースの研究

    吉村 奈津江, 板倉 直明

    生体医工学 : 日本エム・イー学会誌 = Transactions of the Japanese Society for Medical and Biological Engineering : BME   46 ( 2 )   202 - 211   2008年5月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:社団法人日本生体医工学会  

    It is necessary for brain-computer interfaces(BCIs) to be non-offensive devices for daily use to improve the quality of life of users, especially for the motor disabled. Some BCIs which are based on steady-state visual evoked potentials(SSVEPs), however, are unpleasant because users have to gaze at high-speed blinking light as visual stimuli. Furthermore, these kinds of BCIs may not be used as universal devices because SSVEPs are not detectable by some users. Considering these facts, we propose a novel BCI using a non-direct gazing method based on transient VEPs. This interface uses a low-speed blinking lattice pattern as visual stimuli, and users gaze at other visual targets displayed on the right and the left sides of the stimuli. The gaze direction was determined by the waveform difference of transient VEPs detected when users gazed at either target. This mechanism was established by the result of exploratory experiment that indicated transient VEPs were detected even when users did not gaze at stimuli directly and two different types of waveforms were shown depending on their gaze direction. Compared with SSVEP-based BCIs, the proposed BCI is less annoying because it uses a lowspeed blinking pattern as visual stimuli and users do not have to gaze at the stimuli directly. In addition, bipolar derivation could reduce unnecessary signals and the number of responses used for signal averaging to detect transient VEPs, which led to shorter detection time of the VEPs providing this interface with acceptable speed as a BCI in terms of determining gaze direction. Experiments with 7 volunteer subjects showed a 90% accuracy rate in gaze direction judgments. The result suggests that the proposed BCI can be used as a substitute for SSVEP-based BCIs.

    DOI: 10.11239/jsmbe.46.202

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008270616

  • 1-8 Applicabilities of Transient Visual Evoked Potentials(Proceedings of the 57th Meeting of Japan Society of Physiological Anthropology) :

    YOSHIMURA Natsue, ITAKURA Naoaki

    Journal of physiological anthropology   27 ( 2 )   105 - 105   2008年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Japan Society of Physiological Anthropology  

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    その他リンク: http://search.jamas.or.jp/link/ui/2008276821

  • Drosophila model for analyzing pathological function of PQBP-1 in mental retardation

    Natsue Yoshimura, Daisuke Horiuchi, Tomoyuki Miyashita, Minoru Saitoe, Hitoshi Okazawa

    NEUROSCIENCE RESEARCH   55   S167 - S167   2006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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  • Identification of the novel protein related to SCA1 molecular pathology

    Yo-ichi Wada, Natsue Yoshimura, Kazuhiko Tagawa, Mei-Ling Qi, Hitoshi Okazawa

    NEUROSCIENCE RESEARCH   55   S120 - S120   2006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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  • Proteome analysis of nuclear proteins associated with polyglutamine disease

    Mei-Ling Qi, Natsue Yoshimura, Kazuhiko Tagawa, Tomoyuki Miyashita, Hitoshi Okazawa

    NEUROSCIENCE RESEARCH   55   S103 - S103   2006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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講演・口頭発表等

  • VRトレーニングを用いたジャグリング運動学習過程の評価

    豊田 啓介, Cho Wanhee, 小林 誠, 吉村 奈津江

    第48回日本神経科学大会  2025年7月 

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    会議種別:ポスター発表  

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  • Graph Attention Network Classification of ASD Subtypes Using Multimodal Brain Imaging Data

    第48 回日本神経科学大会  2025年7月 

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    会議種別:ポスター発表  

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  • EEGを用いたVR空間移動意図に関連する脳活動の特定

    菊地 謙太郎, マルティネス ラウラ, 稲垣 慧, 吉村 奈津江

    第48 回日本神経科学大会  2025年7月 

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    会議種別:ポスター発表  

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  • 安静時脳波を用いた高齢者の転倒経験に関連する脳機能結合の探索

    稲垣 慧, マルティネス ラウラ, 吉村 奈津江

    第48回日本神経科学大会  2025年7月 

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    会議種別:ポスター発表  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 非侵襲型脳波を用いた言語・非言語音声合成による次世代コミュニケーション技術の確立

    研究課題/領域番号:24H00715  2024年4月 - 2029年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    中鹿 亘, 吉村 奈津江, 岸田 拓也

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    配分額:47840000円 ( 直接経費:36800000円 、 間接経費:11040000円 )

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  • 体験共有が信頼の形成に及ぼす影響と要因の解明

    研究課題/領域番号:24K02974  2024年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    船越 孝太郎, 長谷川 晶一, 吉村 奈津江, 川端 良子

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

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  • 完全閉じ込め症候群患者のための感覚連想を用いたブレイン・マシン・インタフェース

    研究課題/領域番号:23K28121  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    吉村 奈津江, 宮腰 尚久

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    配分額:18850000円 ( 直接経費:14500000円 、 間接経費:4350000円 )

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  • 深層学習による脳情報デコーディングに基づく風の心地よさ感定量化への挑戦

    研究課題/領域番号:22K18842  2022年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    大風 翼, 吉村 奈津江, 丸山 裕恒, 玄 英麗

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    配分額:6370000円 ( 直接経費:4900000円 、 間接経費:1470000円 )

    熱的中立に近い人工気候室及び屋外において、健康な成人を対象に、座位安静の状態で風曝露実験を行い、脳波の計測値と風の心地よさ感の主観申告を取得した。続いて、人工気候室実験で1名分を検証データ、残りを学習データとした上で、全脳領域の各周波数帯のパワーの平均値を特徴量とした線形サポートベクターマシンを用いた教師あり学習により、風が心地よいと心地よくないの二値分類検証を行った結果、正解率の平均は55.2%であった。分類予測に寄与した領域の特徴量のみを用いて再度学習を行った結果、正解率が56.1%と向上がみられた。屋外実験データへの人工気候室実験での学習モデルの適用について更なる検討が必要である。

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  • 感覚連想を用いたブレイン・コンピュータ・インタフェース

    研究課題/領域番号:20H04219  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    吉村 奈津江, 島田 洋一

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

    本研究では、筋萎縮性側索硬化症(ALS)の進行により眼球運動を含む自発的運動機能を失った患者のための意思伝達システムの構築を目指している。本研究で提案した手法の実現可能性をALS患者の協力の元で検証する計画であるため、新型コロナの感染リスクを鑑み、当該年度は患者との実験は差し控え延期することとなった。
    その間、過去に取得したデータを用いたアルゴリズム検討と、ALS患者を対象とした研究を行うための特定臨床研究申請を開始した。それと並行して当該アルゴリズムに関する論文を国際ジャーナルに投稿し採択された。この論文では、シンプルな肯定・否定の返答による脳活動を、多種多様な質問内容の影響を受けずに抽出するための新たな手法を提案しており、この手法の有効性を健常者と完全閉じ込め症候群の患者で示している。
    当該年度において患者を対象とした実験は延期することとなったが、特定臨床研究審査に承認され次第実験を実施できるよう準備を進めた。

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  • 脳の予測機能を応用した新しいブレインマシンインタフェースの開発

    研究課題/領域番号:18H04109  2018年4月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    小池 康晴, 吉村 奈津江, 吉田 英一, 神原 裕行, 和田 安弘, 安藤 英由樹, GOWRISHANK AR.G

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    配分額:44200000円 ( 直接経費:34000000円 、 間接経費:10200000円 )

    前後左右の4方向において、前庭電気刺激(GVS)により識別率が向上することを示した。また、脳波計測において、4方向を識別するた めに、すべての実験参加者に共通する電極位置を検討した。この結果、各個人の識別率の高い電極位置よりも、すべての実験参加者に共通の電極位置で推定を行う場合、電極の数が少ない場合は、共通の電極位置での推定がよりよい精度を示すことも分かった。 さらに、車椅子を操縦する想定において、知覚される動きによる加速度が小さいことから、GVSの刺激強度を小さくしても識別率が下がらないかを検証した。この結果、GVSの強度を当初の半分にしても識別率が低下しないことも確認した。

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  • 脳機能デコーディングを用いた好ましさの客観的評価システムの開発

    研究課題/領域番号:18K11499  2018年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    緒方 洋輔, 吉村 奈津江

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

    本研究の目的は、脳機能計測を通じて選好・嗜好に関する脳活動情報を読み取るためのバイオマーカの探索を行い、それを利用した簡易的に選好・嗜好を計測する手法を確立することを目的とした。
    本年度は、新たに実験参加者9名に対して選好度評価課題・選好二肢選択課題の2種類の実験を行った。まず、2種類の課題中の脳活動データを用いて脳活動増加部位の推定を行った。結果、嗜好度評価課題では左右の紡錘状回及び左右の前部帯状皮質で有意な活動の増加が確認された。また、嗜好選択課題においては右側島皮質、左右の紡錘状回、楔前部で有意な活動の増加が認められた。続いてこれらの脳部位と、主観的価値評価・選択に関与する神経基盤とされているBrain Valuation System(BVS)に該当する脳部位を関心領域としてfMRI信号を抽出し、Sparse Ordinal Logistic Regression(SOLR)を用いた機械学習による選好度評価値の識別を行なった。
    選好度評価値を5段階のラベルに分割し識別を行った結果、嗜好度評価課題ではチャンスレベルである20%を有意に超える30%の精度で5段階の嗜好度を推定することに成功した。また、嗜好選択課題ではチャンスレベルである50%を有意に超え、平均して60%の精度で嗜好選択を予測することができた。加えて、本研究により活動増加が認められた脳部位から抽出したデータのみ、及びBVSから抽出したデータのみを用いて上述同様の解析・識別を行った結果、いずれの識別においてもチャンスレベルとの有意差は認められなかった。
    この結果から、本年度は脳部位において選好度評価および選好選択場面において選好度を表象するバイオマーカの候補となる脳部位の同定、および識別可能性を示すことができた。

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  • 筋肉協調運動の脳内身体表現学理と脳波を用いた可視化によるリハビリ支援技術の開発

    研究課題/領域番号:17H05903  2017年4月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    吉村 奈津江

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    配分額:9880000円 ( 直接経費:7600000円 、 間接経費:2280000円 )

    本研究では、非侵襲的脳活動計測手法を用いて手や足の運動に関する脳内情報処理過程と筋肉の協調活動(筋シナジー)を可視化することを目的としている。この可視化技術を確立することで、短長期的な運動学習による脳内情報処理や筋シナジー体系の変容を直感的に捉えることができ、効果的なリハビリ介入にも応用可能と考えている。
    昨年度までに、運動の種類の識別で高い精度が得られれば運動に関連する脳の領域を調べることができること、そして脳波の信号源電流信号を用いることで運動の違いの識別精度を向上させることができること、を示したことの発展として、今年度はその実用応用に向けて、信号源推定における電極数の検討と、識別器の精度向上に役立つ手法の提案を行った。
    電極数については8個に削減すると精度が有意に低下するが、同じ8個でも脳全体を覆うように配置することで有意にはならないことを確認し、国際雑誌IJERASにて発表した。また、識別精度を向上させる手法については、以下の2つを提案した。1つめは、ユーザーが意図した動きと異なる動きを見たり体験した場合に生じる運動予想誤差に関する脳活動を脳波から検出することで、現在最も汎用性の高い事象関連脱同期現象を用いた運動意思の抽出方法と比較して短時間で且つユーザーによる精度のばらつきも小さい識別方法が提供できることを示し、国際雑誌Science Advancesにて発表した。次に2つめは、2つの現象の識別においてこれまで提案されていた2つの波形の位相の同期度合いを指標とするPhase Locking Valueを用いた手法に加えて、2つの波形の位相同期度合いだけでなく振幅の違いを加えることで、識別精度が底上げされることを示し、国際雑誌Chaosにて発表した。

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  • 想起した文字(母音・子音)の脳波による判別法の発展と確立

    研究課題/領域番号:15K01849  2015年4月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    吉村 奈津江, 緒方 洋輔

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    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    脳波は頭皮に貼付した電極から記録するために詳細な脳活動の違いは判別困難であり、想起した文字の判別は困難であると考えられている。この問題に対して、本研究では脳波の皮質信号源を計算的に推定することで解決することを試みている。
    本研究期間において、推定した信号源を使うことで脳波を使う場合よりも母音判別率が大幅に向上することを示し、国際学術論文にて発表した(Yoshimura et al., Frontiers in Neuroscience, 2016)。
    さらに、子音についても効果が示される結果が得られている(発表準備中)。

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  • 脳波を用いた手首運動に係る脳内身体表現の学理とその可視化

    研究課題/領域番号:15H01659  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    吉村 奈津江

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    配分額:10790000円 ( 直接経費:8300000円 、 間接経費:2490000円 )

    本研究では、運動の種類に応じて複数の筋肉が強調して活動する(筋シナジーが存在する)という仮定のもとに、脳活動と筋シナジー制御との関わりを脳波から調べることを目的としている。今年度は同じ新学術領域に所属する他の研究グループおよび海外の研究機関との共同研究を推進し、指運動を用いてシナジー制御の解明を進めた。
    指運動中の脳波と筋電信号の同時計測を行い、8方向の指運動の識別を脳波から行うとともに、筋電信号からは、指運動に関する筋シナジーの推定を行なった。
    脳波を用いた識別では、これまでに確立している脳波から筋活動信号を推定する技術(Yoshimura et al., Neuroimage, 2012)を用いることで、高い識別率で8方向の運動が判別できることが確認され、その成果については論文投稿中である。
    また、筋電信号を用いた取り組みでは、筋電信号の計測場所を解剖学的な筋肉の位置を元に決めるのではなく、帯型の多電極から計測した信号を用いて、腕の深層部に位置する指の筋電信号を推定することに取り組み、この成果は学会にて発表した(International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science 2016)。
    一方、脳活動信号から運動の情報を抽出する技術と、それらの情報を用いて手のロボットを動かす取り組みについては、3件の国際論文にて発表を行なった。

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  • 行動と脳の神経活動を結ぶ数理計算モデル技術

    研究課題/領域番号:26112004  2014年7月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  新学術領域研究(研究領域提案型)

    小池 康晴, 吉村 奈津江, 神原 裕行

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    配分額:68640000円 ( 直接経費:52800000円 、 間接経費:15840000円 )

    本研究では、学習や発達の過程での回路の遷移や損傷・障害からの回復の際の回路再編に関与する神経機構を明らかにする研究に応用するために、数理モデルを用いた解析技術を開発した。
    運動と同時に計測された脳波から信号源を推定し推定された信号源の同期性から、自由度を減らすシナジーという概念を適用し、運動を解析することが可能となった。また、MRIなどを用いた信号でも、大規模な神経回路の機能的な結合だけでなく効果的な結合を抽出し因果性を解析することも可能となった。

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  • 念じた文字を出力できるブレイン・コンピュータ・インタフェースの開発

    研究課題/領域番号:24500163  2012年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    吉村 奈津江, ダサーラ チャールズ・サヨ, 赤間 啓之

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    配分額:5200000円 ( 直接経費:4000000円 、 間接経費:1200000円 )

    非侵襲の脳活動計測法(脳波および機能的核磁気共鳴画像法(fMRI))を用いて、ヒトが任意の文字を思い浮かべるだけで文字の画面入力や音声出力ができるようにするための基礎研究を実施した。ヒトが日本語の母音をイメージした際の脳波およびfMRIデータを取得し、得られた信号から脳波の皮質信号源信号を推定することで、脳波そのものを用いるよりも高い精度で何の文字をイメージしたかを判別できる可能性を示した。

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