| 講演名 | 2010-03-09 自己組織型状態空間モデルに基づく蛍光性指示薬濃度と細胞内イオン濃度の統計的推定法について 岩橋 亮平, 舘野 高, |
|---|---|
| PDFダウンロードページ |  PDFダウンロードページへ |
| 抄録(和) | Caイメージングに用いられるCaプローブは,それ自体がキレータとして働くため,高濃度のCaプローブを用いると,本来の細胞内Ca^<2+>動態を乱す.そのため,Caプローブが細胞内Ca^<2+>動態に与える影響を定量的に測り,Caプローブの影響を考慮してCa^<2+>動態を推定する必要がある.本研究は,その第一段階として,Ca^<2+>電流と蛍光信号強度の同時計測結果から,細胞内Caプローブ濃度を推定する手法を提案する.本手法では,細胞内Ca^<2+>動態と膜電流計測過程,および,蛍光信号強度の計測過程を状態空間モデルとして記述する.次に,状態変数と未知パラメータを同時に推定するために,状態空間モデルを自己組織型状態空間モデルに拡張する.このモデルは非線形・非ガウス型となるため,状態推定には粒子フィルタ法を用いる.さらに,数値実験により,提案手法の有効性を検証する.最後に,本手法の具体的な応用例と今後の拡張法について述ペる. |
| 抄録(英) | For measuring concentration of free calcium ([Ca^<2+>]_i) inside living cells, indicator dyes including fura-2 are widely used. It should be appreciated, however, that such indicator dye is a divalent metal ion chelator which changes its fluorescence properties and intrinsic intracellular Ca^<2+> dynamics. Because, as chelators, indicator dyes may influence the quantity of interest, the Ca signal, it is important to know its influence on intracellular Ca^<2+> dynamics quantitatively. In this study, to estimate [Ca^<2+>]_i, for the first step, we have proposed a statistical inference method in which [Ca^<2+>]_i, is inferred by measurements of fluorescence signals and Ca^<2+> current that inflows thorough cellular membrane. Firstly, we constructed a state-space model describing the dynamics whose state variables are concentrations of calcium ion, calcium buffer, and calcium indicators. Then, its self-organizing state-space model was defined by augmenting a state vector with unknown parameters of the original state-space model. In the model, unknown parameters were estimated equally as the original state vector. Next, we applied recursive Bayesian estimation to infer a set of the state vector and the unknown parameters from a set of the observation vector. To calculate the recursive Bayesian estimation, we used a sequential Monte-Carlo method, which is referred to as a particle filter method. To verify effectiveness of the proposed method, we carried out numerical experiments for a test model with known parameters. As the result, we show that the proposed method could estimate the time course of [Ca^<2+>]_i and the indicator dye concentration. |
| キーワード(和) | 細胞内Ca^<2+>濃度 / Ca^<2+>イメージング / Caバッファ / 自己組織型状態空間モデル / 粒子フィルタ |
| キーワード(英) | Ca imaging, Ca^<2+> dynamics / particle filter / self-organizing state space model |
| 資料番号 | NC2009-94 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NC |
|---|---|
| 開催期間 | 2010/3/2(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
| 委員長氏名（英） | |
| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 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) |
|---|---|
| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 自己組織型状態空間モデルに基づく蛍光性指示薬濃度と細胞内イオン濃度の統計的推定法について |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | On statistical inference of estimating fluorescent indicator and intracellular ionic concentrations on the basis of a self-organizing state-space model |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 細胞内Ca^<2+>濃度 / Ca imaging, Ca^<2+> dynamics |
| キーワード(2)（和/英） | Ca^<2+>イメージング / particle filter |
| キーワード(3)（和/英） | Caバッファ / self-organizing state space model |
| キーワード(4)（和/英） | 自己組織型状態空間モデル |
| キーワード(5)（和/英） | 粒子フィルタ |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 岩橋 亮平 / Ryohei IWAHASHI |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 大阪大学大学院基礎工学研究科 Graduate School of Engineering Science, Osaka University |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 舘野 高 / Takashi TATENO |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 大阪大学大学院基礎工学研究科:科学技術振興機構さきがけ Graduate School of Engineering Science, Osaka University:PRESTO, Japan Science and Technology Agency |
| 発表年月日 | 2010-03-09 |
| 資料番号 | NC2009-94 |
| 巻番号（vol） | vol.109 |
| 号番号（no） | 461 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |