平成17（2005）年度　一般研究２実施報告書

課題番号	17−共研−2024			専門分類		3
研究課題名	脳機能の非線形ダイナミックス解析
フリガナ 代表者氏名	オザキ　トオル 尾崎　統			ローマ字		Ozaki Tohru
所属機関	統計数理研究所
所属部局	モデリング研究系
職　　名	教授
所在地
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配分経費	研究費	0千円	旅　費		0千円		研究参加者数	13　人

研究目的と成果（経過）の概要

研究目的:
脳機能のダイナミックなメカニズムをEEG,MEG,fMRIなどの計測データを用いて明ら
かにすることを目指した。
脳神経データは本質的に時間的に変動する時系列データであるにもかかわらず次元が
非常に高いため(EEGでも最低20次元、高ければ100次元以上、fMRIでは14万
次元)時系列モデリングの手法はあまり使われず、主成分分析や独立成分分析などの
多変量解析手法か、逆問題解法のように数値計算的Regularization問題として扱われ
てきた。
本研究では最近のInnovation Approachによる現代的方法によるモデリングによって
ダイナミックな側面を追求する。今年度は特にEEGを用いた意識のモデリングと
MEGの逆問題にダイナミック逆問題の手法を取り入れた手法の開発をめざした。
意識のモデリングに関してはこれまで開発してきたコンパートメントモデルを非定常
分散の場合に拡張することにより昏睡などによるデルタ波の急激な増加をとらえるこ
とに成功した。
MEG逆問題解法はLead Field Matrixの生成でてまどっているうちに共同研究者の
Bosch博士の滞在期間を過ぎた為、次年度に持ち越した。
時系列の成分分解手法としてICAをダイナミックなプロセスに拡張することに取り組
み、状態空間モデルと多次元ARモデルの利点を利用すればICAよりすぐれた分解性
能を得られることが確認できた(リサーチメモNo.981参照)。

当該研究に関する情報源（論文発表、学会発表、プレプリント、ホームページ等）

1)Wong,K.F.,Galka,A.,Yamashita,O and,Ozaki,T.,(2006)"Modelling non-stationary variance in EEG time
series by state space GARCH model",Computers in Biology and Medicine,in press
2)Riera,J.J.,Jimenez,J.C.,Wan,X.,Kawashima,R.,Ozaki,T.(2006)"Nonlinear Local Electro-Vascular
Coupling.Part II:From Data To Neuronal Masses",Human Brain Mapping,in press
3)Shioya,H.,Kamei,S.,Toyoda,Y.,Ozaki,T.,Peng,H.,Nakano,K.,(2006)"Application of RBF-ARX based
Nonlinear Predictive Control to NOx Decomposition Process in Thermal Power Plants",The Thermal and
Nuclear Power,vol.57,200-205,(in Japanese)
4)Hugo de la Cruz,R.J.Biscay,F.M.Carbonell,J.C.Jimenez,T.Ozaki(2006)."Local Linearization-Runge
Kutta(LLRK)Methods for Solving Ordinary Differential Equations.",?Lecture Notes in Computer Sciences
3991,132-139,Springer-Verlag:Berlin Heidelberg.
5)Jimenez,J.C.,Ozaki,T.,(2005)"An approximate innovation method for the estimation of diffusion processes
from discrete data",J.Time Series Analysis,Vol.27,no.,77-97
6)Yamashita,O.,Sadato,N.,Okada,T.and Ozaki,T.,(2005)"Evaluating frequency-wise directed connectivity of
BOLD signals applyinhg relative power contribution with the linear multivariate time series models",
Neuroimage,vol.25,478-490
7)Peng,H.,Tamura,Y.,Gui,W.,and Ozaki,T.,(2005)"Modeling and asset allocation for financial markets based on
a stochastic volatility microstructure model",Int.J.of Systems Science,36,no.6,315-327
8)Riera,J.,Aubert,E.,Iwata,K.,Kawashima R.,Wan,X.,Ozaki,T.,(2005)"Fusing EEG and fMRI based on a
bottom-up model:inferring activation and effective connectivity in neural masses"Phil.Trans.of Royal Society,
Biological Sciences,vol.360,no.1457,1025-1041
9)Galka,A.,Wong,K.F.K.,Stephani,U.,Muhle,H.and Ozaki,T."Identification of source components in
multivariate time series by state space modeling".J.of Statist.Physics,in press

研究会を開催した場合は、テーマ・日時・場所・参加者数を記入してください。

研究参加者一覧
氏名	所属機関
Aubert, Eduardo	キューバ、国立神経科学センター
Andreas Galka	ドイツ、Kiel大学
Wong Kevin	総合研究大学院大学
Eduardo Martinez	キューバ、国立神経科学センター
John Roy	ニューヨーク大学
Juan Carlos Jimenez	キューバ、国立サイバネティックス、数学、物理学研究所
Pedro Valdes-Sosa	キューバ、国立神経科学センター
Jorge Francisco Bosch Bayard	キューバ、国立神経科学センター
Jorge Riera	東北大学
三分一　史和	千葉大学
山下　宙人	ATR脳情報研究所
Rolando Biscay Lirio	キューバ、Havana大学