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書籍詳細

電子情報通信レクチャーシリーズ D-24)

  脳工学

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武田常広 東大大学院教授 工博 著

発行年月日:2003/04/11 , 判 型: B5,  ページ数:240頁

ISBN:978-4-339-01884-4,  定 価:4,104円 (本体3,800円+税)

脳の世紀21世紀を迎え,古代から人間の最大の関心事であった脳を,科学的に解明する研究が本格的に始まった。本書は,脳を非侵襲的に計測する技術を中心にして,いかにして脳を知り,脳の特性を工学的に利用するかを述べた。

【目次】

1.脳工学とは
1.1 脳研究の潮流
1.2 脳研究の歴史
1.3 脳研究の現状
 1.3.1 ミクロ・物質的研究
1.脳工学とは
1.1 脳研究の潮流
1.2 脳研究の歴史
1.3 脳研究の現状
 1.3.1 ミクロ・物質的研究
 1.3.2 マクロ・システム的研究
 1.3.3 システム制御論的見方
談話室 脳はどこまで遺伝によって決まるか
1.4 脳科学と脳工学
本章のまとめ

2.脳の構造と電気生理
2.1 脳の構造
 2.1.1 脳皮質の構造
 2.1.2 ブロードマンの脳地図
 2.1.3 電気刺激による機能の同定
 2.1.4 脳の機能地図
2.2 神経電流の計測とモデル
 2.2.1 細胞膜と膜電位
 2.2.2 膜電位固定法とパッチクランプ法
 2.2.3 シナプスでの情報伝達
 2.2.4 イオン電流モデル
2.3 MEM(微小電極計測)
本章のまとめ

3.CT(コンピュータ断層画像)
3.1 X線CT
 3.1.1 測定原理
 3.1.2 逆問題
 3.1.3 装置
 3.1.4 応用
3.2 その他のCT
 3.2.1 超音波CT
 3.2.2 光CT
本章のまとめ

4.MRI(核磁気共鳴画像)
4.1 測定原理
 4.1.1 ラーモア角周波数
 4.1.2 選択的励起
 4.1.3 周波数エンコード
 4.1.4 位相エンコード
 4.1.5 緩和時間と高速撮像法
4.2 装置
 4.2.1 常磁性MRIと超伝導MRI
 4.2.2 計測コイル
4.3 応用
 4.3.1 脳構造の計測
 4.3.2 脳皮質の展開
本章のまとめ

5.PET(陽電子崩壊断層画像)とOR(光計測)
5.1 PET
 5.1.1 核医学画像診断装置
 5.1.2 PETの測定原理
 5.1.3 装置
 5.1.4 特徴
 5.1.5 応用
5.2 OR
 5.2.1 測定原理
 5.2.2 応用
談話室 TMSによるうつ病治療
本章のまとめ

6.fMRI(機能的MRI)
6.1 測定原理
 6.1.1 BOLD効果
 6.1.2 in-flow効果
 6.1.3 fMRIの計測法
 6.1.4 活性化領域の抽出法
6.2 事象関連fMRI
談話室 生体計測とノーベル賞
6.3 応用
 6.3.1 感覚反応への応用
 6.3.2 視覚野の同定
 6.3.3 眼優位コラムの同定
 6.3.4 認知科学への応用
6.4 fMRIの課題と将来
本章のまとめ

7.OT(光トプグラフィー)とEEG(脳波計)
7.1 OT
 7.1.1 測定原理
 7.1.2 応用
7.2 EEG
 7.2.1 測定原理
 7.2.2 応用
本章のまとめ

8.MEG(脳磁計)
8.1 脳磁気の特性と計測の歴史
 8.1.1 脳磁気の発生メカニズムと強度
 8.1.2 MEG計測の歴史
8.2 MEGの測定原理
 8.2.1 超伝導とジョセフソン接合
 8.2.2 検出コイル
 8.2.3 計測回路
 8.2.4 MEGシステム
8.3 環境ノイズ除去法
 8.3.1 シールドファクタ
 8.3.2 アクティブシールド
 8.3.3 アクティブノイズキャンセレーション
 8.3.4 SSP
 8.3.5 高温超伝導シールド
8.4 ヘリウム循環装置
本章のまとめ

9.MEGにおける逆問題
9.1 逆問題の特徴と課題
9.2 ダイポールによる磁場
9.3 探索形推定法
 9.3.1 等磁場線図法
 9.3.2 最急降下法
 9.3.3 シンプレックス法
 9.3.4 MUSIC法
9.4 最適化推定法
 9.4.1 ミニマムノルム法
 9.4.2 L2ノルム最小化法
 9.4.3 L1ノルム最小化法
 9.4.4 合併法
談話室 ラグランジュ法による最適推定
9.5 WaveletとICA
 9.5.1 Waveletの利用
 9.5.2 ICAの利用
本章のまとめ

10.MEG計測の応用I
10.1 自発脳磁場計測
 10.1.1 自発脳磁場の周波数成分
 10.1.2 てんかん計測と臨床応用
10.2 誘発脳磁場計測
 10.2.1 体性感覚と痛覚
 10.2.2 運動と体性感覚
 10.2.3 聴覚
 10.2.4 味嗅覚

11.MEG計測の応用II
11.1 視覚反応
 11.1.1 レチノトピー
 11.1.2 色反応
 11.1.3 仮現運動
 11.1.4 運動残効
 11.1.5 立体視
 11.1.6 焦点調節制御
11.2 高次脳機能
 11.2.1 ワーキングメモリ
 11.2.2 運動計画
 11.2.3 言語
談話室 筋磁図計測

12.脳計測手法の比較
12.1 脳計測法の分類
 12.1.1 侵襲計測と非侵襲計測
 12.1.2 能動計測と受動計測
 12.1.3 形態計測と機能計測
 12.1.4 血流計測と電磁気計測
12.2 時空間分解能
12.3 EEGとMEG
12.4 脳機能計測法の総合評価
12.5 MEGの課題
 12.5.1 装置の高度化
 12.5.2 MEG計測本態の解明
 12.5.3 ソフトウェアの高機能化
 12.5.4 医療応用
12.6 脳計測法の課題と将来
談話室 視覚計測と脳
本章のまとめ

13.脳機能のモデル化と脳工学の将来
13.1 ニューラルネットワーク
13.2 脳機能モデル
 13.2.1 小脳の学習モデル
 13.2.2 視知覚の記憶モデル
 13.2.3 自我のコラムモデル
 13.2.4 情動のモデル
 13.2.5 脳内物質に基づくモデル
13.3 脳工学の課題と展望
本章のまとめ

引用・参考文献
索引

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