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覚醒/睡眠時の脳安静時ネットワーク解析に基づく精神・神経疾患機構の探求

Research Project

Project/Area Number 17J02254
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Biomedical engineering/Biomaterial science and engineering
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

吉田 侑冬  東北大学, 情報科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords疾患モデルマウス / 大脳皮質血液量 / 安静時機能結合 / 自然睡眠 / 内因性光信号イメージング / 安静時ネットワーク / 機能結合ネットワーク / 睡眠 / 疾患モデル / 光学イメージング / 内因性光信号
Outline of Annual Research Achievements

本研究では昨年度から同大学院の内田助教授の協力の下,発達障害モデルマウスとして甲状腺機能低下症マウスを作成していた.そのモデルマウスを提案手法の検証試験に用いることで,提案手法を用いて疾患モデルマウスの特徴を発見することに成功した.安静時の大脳皮質血液量動態(CBV)信号を従来研究の解析通り単相関解析するだけではその疾患特徴は見つけられず,ノンレム睡眠時のデータを用いて相互相関解析を行い,異なる脳領域における活動タイミングのズレを評価する必要があった.このタイミングのズレが疾患モデルマウスでは健常マウスより顕著に大きく,提案手法により明確な差として神経疾患の特徴量を発見することができた.本研究の目的はマウス脳内の睡眠時機能的ネットワーク構造を評価する技術の確立と本技術を用いた疾患モデルマウスの評価であり,この結果は提案手法の有用性を裏付ける重要な結果である.また,この内容は研究実施計画に沿うものであり,計画通りの結果を得られたと言える.
安静時機能結合(rsFC)研究の分野では,脳全体の血流動態の変動成分としてGlobal signal regression(GSR)と言われる信号を内因性光信号(IOS)から除去するか否かという点が未だ議論されており,はっきりとした結論が得られていないという問題がある。本研究では空間的な伝搬波を含むCBV信号に対してGSRを適用することで,伝搬波の位相が大きくひずみ擬似的な負の相関が発生することを指摘した.この点は皮質のCBV信号における同期タイミングの差を評価することにより疾患モデルマウスの特徴を検出するという上記の新規解析手法につながる重要な一つの成果と言える.また,本解析方法は単純な相関構造ではなくラグタイムを用いた新しい疾患検出方法としてfMRIを用いたヒトの研究に応用できる可能性があり,今後の発展が期待される.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Estimation of the Retinotopic Map of an Awake Mouse Brain Based upon Intrinsic Optical Signal Imaging Considering the Ocular Position and Variation in Pupil Diameter2018

    • Author(s)
      外川 龍之介、奥畑 大悟、吉田 侑冬、中尾 光之、片山 統裕
    • Journal Title

      Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering

      Volume: 56 Issue: 4 Pages: 157-163

    • DOI

      10.11239/jsmbe.56.157

    • NAID

      130007604778

    • ISSN
      1347-443X, 1881-4379
    • Year and Date
      2018-08-10
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Resting-state functional connectivity analysis of the mouse brain using intrinsic optical signal imaging of cerebral blood volume dynamics2018

    • Author(s)
      Yoshida Yuto、Nakao Mitsuyuki、Katayama Norihiro
    • Journal Title

      Physiological Measurement

      Volume: 39 Issue: 5 Pages: 054003-054003

    • DOI

      10.1088/1361-6579/aac033

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Evaluation of the resting-state functional connectivity of the mouse brain by the intrinsic optical signal of cerebral blood volume2018

    • Author(s)
      Yuto Yoshida, Ryusei Uchida, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama
    • Organizer
      Life Engineering Symposium 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] The intrinsic optical signal of cerebral blood volume expresses the resting-state functional connectivity of the mouse brain2018

    • Author(s)
      Yuto Yoshida, Mitsuyuki Nakao, Norihiro Katayama
    • Organizer
      The 41th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] メチマゾール誘発一過性甲状腺機能低下症マウスの行動試験と安静時 脳機能結合の解析2018

    • Author(s)
      吉田侑冬,内田竜生,内田克哉,井樋慶一,中尾光之,片山統裕
    • Organizer
      電子情報通信学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス大脳皮質における内因性光信号の相関・偏相関解析に基づく機能結合ネットワークの比較2017

    • Author(s)
      吉田侑冬、中尾光之、片山統裕
    • Organizer
      第40回日本神経科学大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス大脳皮質における血液量動態の偏相関解析に基づいた機能的ネットワークの睡眠・覚醒状態依存性解析2017

    • Author(s)
      吉田侑冬、中尾光之、片山統裕
    • Organizer
      日本睡眠学会第42回定期学術集会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] マウス大脳皮質における血液量動態の相関・偏相関解析に基づいた機能的結合構造の覚醒・睡眠状態依存性2017

    • Author(s)
      吉田侑冬、中尾光之、片山統裕
    • Organizer
      「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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