| 講演名 | 2009-03-11 非線型状態空間モデルを用いた細胞内カルシウムイオン濃度の推定 角田 敬正, 大森 敏明, 宮川 博義, 岡田 真人, 青西 亨, |
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| 抄録(和) | 近年のバイオイメージング技術の発展により,神経細胞内におけるカルシウムイオンが蛍光色素を媒介に計測可能となった.しかしその際に撮像される蛍光イメージは,計測されるまでに幾つかの過程を要し,カルシウムイオン濃度そのものとは異なるものである.そこで本研究では,神経細胞内のカルシウムイオンが蛍光イメージとして撮像されるまでの過程を状態空間モデルで記述し,真のカルシウムイオン動態の推定を行った.また構築したモデルにおける未知パラメータはEMアルゴリズムによって推定した.数値実験では,以上の枠組みで十分な精度の推定が行えることを示せた. |
| 抄録(英) | The ionic dynamics depending on the nervous activity recently attracts attentions of many researchers due to the rapid progress of Ion-Imaging techniques. However, there are several problems to be addressed in the ion-imaging techniques. In this paper, we developed statistical estimation methods for calcium ion dynamics from noisy fluoresce signals. First, we composed a state-space model describing calcium ion inflow kinetics, binding kinetics of calcium buffers and calcium indicators, and optical measuring devices for detecting fluorescent signals. Then, we derived an algorithm based on the belief propagation method for estimating calcium ion concentrations, and the EM algorithm for estimating model parameters. We numerically verified the efficacy of our algorithms by applying to artificial data. Our algorithm proposed here makes it possible to estimate not only intracellular calcium ion concentration but also calcium ion inflow through the cell membrane and Endoplasmic Reticula (ER) membrane et al. It is expected that the understanding for the molecular mechanisms such as the calcium channels and Ca store can be promoted by our method, since variation of calcium inflows give the significant information these molecular mechanisms. |
| キーワード(和) | 細胞内Ca^<2+>濃度 / カルシウムイメージング / 非線型状態空間モデル / 信念伝搬法 / EMアルゴリズム |
| キーワード(英) | intracellular Ca^<2+> concentration / Calcium imaging / Non-Linear state-space model / Belief propagation / EM algorithm |
| 資料番号 | NC2008-107 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NC |
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| 開催期間 | 2009/3/4(から1日開催) |
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| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 幹事氏名（和） | |
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| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Neurocomputing (NC) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 非線型状態空間モデルを用いた細胞内カルシウムイオン濃度の推定 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Estimation of Intracellular Calcium Ion Concentration by Non-Linear State Space Modeling |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 細胞内Ca^<2+>濃度 / intracellular Ca^<2+> concentration |
| キーワード(2)（和/英） | カルシウムイメージング / Calcium imaging |
| キーワード(3)（和/英） | 非線型状態空間モデル / Non-Linear state-space model |
| キーワード(4)（和/英） | 信念伝搬法 / Belief propagation |
| キーワード(5)（和/英） | EMアルゴリズム / EM algorithm |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 角田 敬正 / Takamasa TSUNODA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京工業大学大学院総合理工学研究科 Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 大森 敏明 / Toshiaki OMORI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京大学大学院新領域創成科学研究科:独立行政法人理化学研究所脳科学総合研究センター Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo:RIKEN Brain Science Institute |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 宮川 博義 / Hiroyoshi MIYAKAWA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京薬科大学生命科学部 School of Life Science, Tokyo University of Pharmacy and Life Science |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 岡田 真人 / Masato OKADA |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東京大学大学院新領域創成科学研究科:独立行政法人理化学研究所脳科学総合研究センター Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo:RIKEN Brain Science Institute |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 青西 亨 / Toru AONISHI |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 東京工業大学大学院総合理工学研究科:独立行政法人理化学研究所脳科学総合研究センター Interdisciplinary Graduate School of Science and Engineering, Tokyo Institute of Technology:RIKEN Brain Science Institute |
| 発表年月日 | 2009-03-11 |
| 資料番号 | NC2008-107 |
| 巻番号（vol） | vol.108 |
| 号番号（no） | 480 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |