Fushimi, Motofumi

写真a

Affiliation

Faculty of Science and Technology, Department of Applied Physics and Physico-Informatics ( Yagami )

Position

Research Associate/Assistant Professor/Instructor

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Contact Address

神奈川県横浜市港北区日吉3-14-1
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Career 【 Display / hide 】

  • 2018.04
    -
    2021.03

    Japan Society for the Promotion of Science, Research Fellow (DC1)

  • 2019.04
    -
    2020.03

    Visiting Graduate Assistant, Department of Radiology, Weill Cornell Medicine

  • 2021.04
    -
    2025.03

    The University of Tokyo, The Graduate School of Engineering Department of Bioengineering, Project Assistant Professor

  • 2025.04
    -
    2026.03

    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology Department of Information Physics and Computing, 助教

  • 2026.04
    -
    Present

    Keio University, Faculty of Science and Technology Department of Applied Physics and Physico-Informatics, Assistant Professor

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Academic Background 【 Display / hide 】

  • 2014.04
    -
    2016.03

    The University of Tokyo, The Faculty of Engineering, 計数工学科

  • 2016.04
    -
    2018.03

    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology, Department of Information Physics and Computing

  • 2018.04
    -
    2021.03

    The University of Tokyo, The Graduate School of Information Science and Technology, Department of Information Physics and Computing

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Academic Degrees 【 Display / hide 】

  • 博士（情報理工学）, The University of Tokyo, Coursework, 2021.03

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Research Areas 【 Display / hide 】

  • Manufacturing Technology (Mechanical Engineering, Electrical and Electronic Engineering, Chemical Engineering) / Measurement engineering

  • Informatics / Perceptual information processing

  • Life Science / Biomedical engineering

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Research Keywords 【 Display / hide 】

  • medical imaging

  • biomagnetics

  • magnetic resonance imaging

  • transcranial magnetic stimulation

  • magnetoencephalography

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Papers 【 Display / hide 】

  • Magnetoencephalography measurement of somatosensory responses in optogenetic rats using optically pumped magnetometer

    Kanta Komuro, Motofumi Fushimi, Yuta Kainuma, Tingyu Zhu, Seiko Funatani, Shinichi Chikaki, Hiroshi Tomita, Hiromu Yawo, Masaki Sekino

    AIP Advances (AIP Publishing)  16 ( 3 )  2026.03

    Accepted

    　View Summary

    The aim of this study was to evaluate the effectiveness of optical stimulation in optogenetically modified rats for magnetoencephalographic (MEG) measurements in small animals. Inducing such responses through external stimulation and recording them with MEG is important for elucidating the fundamental brain mechanisms. Various stimulation methods, including electrical stimulation, have been proposed, but obtaining somatosensory responses in small animals with MEG remains difficult due to mechanical noise and electromagnetic interference. In this work, we employed optical stimulation of whiskers in channelrhodopsin-2 (ChR2)-expressing rats. Optical stimulation provides precise control, localized delivery via optical fibers, and nonmagnetic compatibility, making it well suited for MEG measurements. We used optically pumped magnetometers (OPMs), which offer the advantage of operating without a helium-based cryogenic cooling system, unlike conventional superconducting quantum interference device SQUID sensors. A custom jig was developed to construct a gradiometric measurement system with five OPM sensors inside a magnetic shield room. Whiskers of ChR2 rats were stimulated with blue light (473 nm), and brain magnetic fields were recorded at 64 locations with 6.25 mm spacing. Averaged responses revealed somatosensory-evoked magnetic fields of several hundred fT at 50 ms latency, yielding reliable dipolar field maps over a 5 × 5 cm2 area.

  • Magnetic Stimulation Counteracts the Progression of Immobilization‐Induced Muscle Atrophy in Rats

    Giyoung Kwoun, Imari Mimura, Hiroshi Nishi, Hironobu Takahashi, Karina Kouzaki, Jiawei Wan, Motofumi Fushimi, Takehito Sugasawa, Koichi Nakazato, Masaki Sekino, Masaomi Nangaku

    JCSM Communications (Wiley)  9 ( 1 )  2026.01

    Accepted,  ISSN  2996-1394

    　View Summary

    ABSTRACT

    Background

    Physical exercise is recommended for sarcopenia prevention and treatment. Patients with frailty often show poor tolerance. To achieve universal availability, electrical stimulation of skeletal muscles has been devised, but concerns remain regarding efficacy and safety. Alternatively, magnetic stimulation could theoretically induce skeletal muscle contractions by remotely inducing electric fields, which may be a promising noninvasive approach. Our objective is to examine the efficacy and underlying mechanisms of magnetic stimulation against disuse muscle atrophy in a rat model of wire hindlimb immobilization.

    Methods

    Rats were divided into the following three groups: control ( n  = 5), those with spiral wire immobilization (SWI)‐induced hindlimb muscle atrophy ( n  = 6) and those with SWI undergoing magnetic stimulation ( n  = 5). Magnetic stimulation was set at 30 Hz, intensity 25%, 800 trains and 12 000 pulses/day for 5 days. Rats were evaluated for muscle strength and harvested soleus and gastrocnemius muscles for transcriptome and metabolome analysis.

    Results

    The body weight (144.8 ± 6.5 g vs. 175.2 ± 5.6 g) and the weight of the soleus (0.037 ± 0.01 g vs. 0.065 ± 0.01 g) and gastrocnemius muscles (0.599 ± 0.02 g vs. 0.966 ± 0.05 g) were lower in the SWI than the controls ( p  < 0.05). Intriguingly, the weight of gastrocnemius muscle (0.654 ± 0.024 g vs. 0.599 ± 0.01 g, p  < 0.05) and maximal knee extension twitch torque (110.49 ± 8.57 mNm vs. 84.57 ± 6.61 mNm, p  < 0.05) were greater in rats with SWI and magnetic stimulation than in rats with SWI alone. RNA‐seq identified 469 genes that were downregulated by SWI, 190 genes that were upregulated by magnetic stimulation. Metabolome profiling indicated altered glutathione metabolism in SWI muscles (−Log10(P‐value) = 3.2, −Log10(false discovery rate, FDR) = 1.6), whereas magnetic stimulation influenced purine metabolism (−Log10(P‐value) = 2.8, −Log10(FDR) = 0.9), partially supported by RNA‐seq differentially expressed gene list. In engineered human muscle tissues, treatment with 1 μM L‐alanosine, a purine metabolism inhibitor, negatively affected the maintenance of the electric pulse stimulation‐induced contractile function; twitch forces were 0.12 ± 0.09 mN with 0.69 ± 0.14 mN as control ( p  < 0.05) and tetanic forces were 0.28 ± 0.23 mN with 1.55 ± 0.33 mN as control ( p  < 0.05).

    Conclusions

    Magnetic stimulation counteracted the loss of weight and function of murine gastrocnemius muscle induced by immobilization and may have the potential to halt the progression of sarcopenia via alteration of the metabolic pathway in the muscle.

  • Potential of Deeper Brain Stimulation using Magnetic Fields

    Masaki Sekino, Anna Iino, Motofumi Fushimi

    IEEJ Transactions on Fundamentals and Materials (Institute of Electrical Engineers of Japan (IEE Japan))  145 ( 11 ) 348 - 353 2025.11

    Accepted,  ISSN  0385-4205

  • Volume current coupling—remote direct neural coupling across the extracellular space

    Ayumu Matani, Yusuke Takeda, Motofumi Fushimi, Akira Tsukamura

    Brain Research (Elsevier BV)  1871 ( 15 ) 150066 - 150066 2025.11

    Accepted,  ISSN  0006-8993

  • Development of Size-Tunable Superparamagnetic Iron Oxide/Fluorescent Conjugated Polymer Composite Nanoparticles for Sentinel Lymph Node Biopsy

    Huanyu Zhang, Haruka Ono, Koya Chubachi, Noriko Nakamura, Junichi Tabata, Motofumi Fushimi, Masaki Sekino, Seiichi Ohta

    ACS Applied Materials & Interfaces (American Chemical Society (ACS))  17 ( 44 )  2025.10

    Accepted,  ISSN  1944-8244

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Reviews, Commentaries, etc. 【 Display / hide 】

  • 多重極モデルに基づく脳磁図の計測・解析技術

    伏見幹史

    計測と制御 65 ( 2 ) 111 - 116 2026.02

    Lead author, Corresponding author

  • 脳疾患治療のための磁気刺激

    伏見幹史, 飯野杏菜

    まぐね 20 ( 2 )  2025.04

    Lead author, Corresponding author

  • MRIを用いた人体内部の電気特性の画像化

    奈良高明, 伏見幹史

    Medical Imaging Technology 38 ( 3 ) 85 - 90 2020.03

  • MR画像の撮像原理

    伏見幹史

    計測と制御 58 ( 7 ) 520 - 524 2019.07

    Lead author, Corresponding author

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Research Projects of Competitive Funds, etc. 【 Display / hide 】

  • 磁場と電流源の多重極モデルに基づく脳磁図計測システムの開発

    2025.04
    -
    2028.03

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 若手研究, No Setting

  • Relationship between ophthalmologic diseases and cortical visual functions assessed with high time resolution techniques.

    2023.04
    -
    2026.03

    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research, Grant-in-Aid for Scientific Research (C), No Setting

  • 実験室外の一般環境での脳磁図計測を可能にするウェアラブル磁気シールドの開発

    2022.06
    -
    2026.03

    日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 挑戦的研究(開拓), Coinvestigator(s)

    　View Summary

    脳磁図は、ニューロンが集団的に発火した際に生じる磁場を、頭部の表面に置いた磁気センサで検出し、脳活動のダイナミクスを捉える手法である。従来は特殊な設備である磁気シールドルームの中で測定する必要があった。本研究では、被験者の頭部へヘルメットのように装着できるウェアラブル磁気シールドを開発し、小型磁気センサと組み合わせて脳磁図を測定できることを示す。従来のシールドとは異なり、シールド装置の中心から外れた位置にもセンサを配置する点に技術的課題があり、逆問題に基づく独自のコイル設計手法と多点同時磁場制御によって、これを解決する。環境中の磁気ノイズ発生源は比較的遠方にある場合が多いため、磁場分布の0次(均一)成分が大きな割合を占め、これをゼロにするためのコイルを設計した。ヘルメット型の支持構造の上に3個のコイルを設けて、シールドコイルを構成した。コイルの形状については、シールド内部の磁場の不均一が最小となるように最適化を行った。最適化の具体的手法として、コイルを構成する曲面の上で、仮想的なポテンシャル(流関数)を定義して、コイルが作る面電流がポテンシャルの勾配で与えられるようにした。このポテンシャルと内部空間の磁場分布との関係を、ビオ・サバール則によって得た。この関係を離散化することによって、頭部の曲面がデータによって与えられる状況にも対応させた。最小二乗法によって、均一性が最良となるポテンシャルを求め、そのポテンシャルの等高線からコイルの巻線形状が得られた。

  • 高空間解像度領域推定を可能にする脳磁図逆問題解法の新規開発と中枢視機能解明への応用

    2022.04
    -
    2024.12

    東京大学臨床生命医工学連携研究機構, 次世代臨床医用計測技術研究ネットワーク拠点, Principal investigator

  • Quantitative Mapping of Electromagnetic Properties of Biological Tissues Using MRI

    2021.08
    -
    2023.03

    Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Fushimi Motofumi, Grant-in-Aid for Research Activity Start-up, Principal investigator

    　View Summary

    本研究は、病変部位の診断や生体加熱の評価に有用な、生体組織の電気特性（導電率・誘電率）分布をMRI測定を元にマッピングするものである．2021年度は、現在の研究環境で利用可能な小動物用7T MRI装置に対して、電気特性再構成に必要な生体内の磁場分布を取得するシーケンスを実装し、これまでの研究で構築した再構成の数理手法を検証した。
    MRIで計測された人体内部の複素磁場分布から導電率・誘電率を再構成するモダリティはElectrical Properties Tomography (EPT)と呼ばれる。EPTでは通常とは異なる特殊な撮像シーケンスを用いることでMRIで直接測定可能な、生体内部の磁場分布データを出発点として，Maxwell方程式を支配方程式とする逆問題を解くことで電気特性を再構成する。これまでの研究で構築した逆問題の数理解法を、新たに小動物用7T MRI装置による磁場測定データに適用し、これまでの3T MRIの場合との推定精度の違いや誤差の傾向について調べた。検証のために、導電率と誘電率の両方を独立に所望の値にした生体ファントムを作成した。あらかじめネットワークアナライザでMRI周波数における導電率・誘電率の値を測定し、MRI測定データからの再構成結果と比較した。
    既存研究で指摘されているように、より高周波の磁場を印加する7T MRIでは誘電体効果の顕在化により送受信磁場が一致するという近似に対する誤差が大きくなることが判明したが、7T MRIでも提案する再構成手法が有効であることが確認された。以上の結果は国際会議(BioEM2022)での発表に採択済みである。

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Intellectual Property Rights, etc. 【 Display / hide 】

  • 電流源推定システム、方法、およびプログラム

    Date applied： 特願2024-143253  2024.08 

    Patent

  • 経頭蓋磁気刺激コイル

    Date applied： 特願2024-016984  2024.02 

    Patent

  • INFORMATION PROCESSING APPARATUS AND INFORMATION PROCESSING METHOD

    Date applied： 特願US 17/585742  2022.01 

    Date announced： 特開US 2022/0236352  2022.07 

    Patent

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Awards 【 Display / hide 】

  • 2025年優秀論文発表賞（A部門研究会）

    2026.03, 電気学会, 運動時脳磁図のための適応的磁気補償システム

  • 2025年度計測自動制御学会学術奨励賞

    伏見幹史, 2026.03, 計測自動制御学会, 無限次多重極展開に基づく脳磁図の干渉信号分離

  • Podium in permittivity reconstruction, The first MR Electrical Properties Tomography (MR-EPT) Reconstruction Challenge

    Motofumi Fushimi, 2024.09, EMTP Study Group, International Society for Magnetic Resonance in Medicine

  • 研究奨励賞

    伏見幹史, 2023.12, 電気学会マグネティックス技術委員会, 磁場の多重極展開に基づく磁性ナノ粒子制御のための磁気力場最適化

  • 第13回医用生体電磁気学シンポジウム 若手優秀賞

    伏見幹史, 2021.04, 医用生体電磁気学研究会, MRI計測に基づく生体組織の電気特性イメージング

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Other 【 Display / hide 】

  • Contributor of MNE-Python

    2024年

    　View Details

    Open-source Python package for exploring, visualizing, and analyzing human neurophysiological data: MEG, EEG, sEEG, ECoG, NIRS, and more.
    https://mne.tools/1.7/changes/v1.7.html

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Courses Taught 【 Display / hide 】

  • LABORATORIES IN SCIENCE AND TECHNOLOGY

    2026

  • LABORATORY IN SCIENCE

    2026

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Courses Previously Taught 【 Display / hide 】

  • システム情報工学実験第一（演算増幅器の基礎とセンサ回路への応用）

    東京大学

    2025.04
    -
    2026.03

  • システム情報工学設計演習（プロジェクト演習）

    東京大学

    2025.04
    -
    2026.03

  • バイオエンジニアリング夏季実験（MRIの基礎）

    東京大学

    2021.04
    -
    2025.03

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Social Activities 【 Display / hide 】

  • 量子現象に基づく生体イメージング

    QST量子生命科学研究所, 量子生命科学サマーセミナー2023 スピンが描く生命科学の世界, 

    , 
    2023.09
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Memberships in Academic Societies 【 Display / hide 】

  • 電気学会, 

    2024.10
    -
    Present

  • Japanese Society for Magnetic Resonance in Medicine, 

    2024.07
    -
    Present

  • Institute of Electrical and Electronics Engineers, 

    2024.04
    -
    Present

  • Japan Biomagnetism and Bioelectromagnetics Society, 

    2024.04
    -
    Present

  • International Society for Magnetic Resonance in Medicine, 

    2018.06
    -
    Present

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Committee Experiences 【 Display / hide 】

  • 2024.10
    -
    2027.09

    バイオ・医療分野における磁気関連技術に関する調査専門委員会 委員, 電気学会

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