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J-GLOBAL ID：202202279897542787   整理番号：22A1019338

三次元畳込みニューラルネットワークを用いたネコ脊髄信号からの両側後肢運動学の解読【JST・京大機械翻訳】

Decoding Bilateral Hindlimb Kinematics From Cat Spinal Signals Using Three-Dimensional Convolutional Neural Network

著者 (3件)： Fathi Yaser (Department of Biomedical Engineering, School of Electrical Engineering, Iran Neural Technology Research Centre, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran) ,  Erfanian Abbas (Department of Biomedical Engineering, School of Electrical Engineering, Iran Neural Technology Research Centre, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran) ,  Erfanian Abbas (School of Cognitive Sciences, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM), Tehran, Iran)
資料名： Frontiers in Neuroscience (Web)  (Frontiers in Neuroscience (Web))
巻： 16  ページ： 801818  発行年： 2022年 
JST資料番号： U7087A  ISSN： 1662-453X  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 今日まで,四肢運動学情報を解読することは,末梢神経,後根神経節(DRG),腹側根,脊髄灰白質および感覚運動皮質から記録された神経信号に主に依存する。本研究では,脊髄内の側方および背側柱から記録された神経シグナルが移動中の後肢運動学を解読する可能性を有することを示した。無傷ネコを用いて実験を行った。ネコは後肢のみの状態で移動ベルト上で歩行するように訓練されたが,前肢はトレッドミルの前体に保たれた。両側後肢関節角度を,ネコ脊髄の左右の両側の背側および側柱に移植した微小電極アレイを用いて記録した局所場電位信号を用いて解読した。結果は,対側後肢運動学が同側運動学として正確に解読できることを示した。興味深いことに,両脚の後肢運動学は,後肢のみ移動中の脊髄の片側の側柱から正確に解読できる。結果は,背面と横方向の柱から記録された神経信号を使用して得られた復号化性能の間に有意差がないことを示した。時間周波数解析の結果は,すべての周波数帯における事象関連同期(ERS)と事象関連脱同期(ERD)パターンが運動中の神経信号の動力学を明らかにすることができることを示した。運動の開始とオフセットはERD/ERSパターンによって明確に同定できる。相互情報(MI)分析の結果は,θ周波数帯域が他の周波数帯よりも著しく多くの肢運動学情報を含むことを示した。さらに,θ電力は,より高い移動速度で増加した。Copyright 2022 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 電力 ,  運動 ,  灰白質 ,  *脊髄 ,  *ネコ ,  復号化 ,  四肢 ,  *下肢 ,  神経インパルス ,  *三次元 ,  周波数帯 ,  微小電極
準シソーラス用語： 末梢神経 ,  *後肢 ,  時間周波数解析 ,  関節角度 ,  微小電極アレイ , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (6件)： 神経復号化 ,  脊髄 ,  移動 ,  下行路 ,  上行路 ,  畳込みニューラルネットワーク

分類 (5件)： 犬・猫  (FD06010P) ,  中枢神経系  (EJ12030F) ,  動物の診療・診療設備  (FE01020U) ,  神経系一般  (EJ12010J) ,  神経の基礎医学  (GN01020W)

引用文献 (65件)：

• Armstrong D. M. (1986). Supraspinal contributions to the initiation and control of locomotion in the cat. Prog. Neurobiol. 26 273-361. doi: 10.1016/0301-0082(86)90021-3
• Ahmed O. J., Mehta M. R. (2012). Running speed alters the frequency of hippocampal gamma oscillations. J. Neurosci. 32 7373-7383. doi: 10.1523/JNEUROSCI.5110-11.2012
• Barroso F. O., Yoder B., Tentler D., Wallner J. J., Kinkhabwala A. A., Jantz M. K., et al (2019). Decoding neural activity to predict rat locomotion using intracortical and epidural arrays. J. Neural Eng. 16:36005. doi: 10.1088/1741-2552/ab0698
• Beale M. H., Hagan M. T., Demuth H. B. (2017). MATLAB Neural Network Toolbox User’s Guide (version R2017b). Natick, MA: MathWorks. doi: 10.1088/1741-2552/ab0698
• Bender F., Gorbati M., Cadavieco M. C., Denisova N., Gao X., Holman C., et al (2015). Theta oscillations regulate the speed of locomotion via a hippocampus to lateral septum pathway. Nat. Commun. 6:8521. doi: 10.1038/ncomms9521

タイトルに関連する用語 (6件)： 畳込みニューラルネットワーク ,  ネコ ,  脊髄 ,  後肢 ,  運動学 ,  解読