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Minimally invasive brain network mapping for preserving brain functions and predicting plasticity

Research Project

Project/Area Number 23KK0146
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 51:Brain sciences and related fields
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

松本 理器  神戸大学, 医学研究科, 教授 (00378754)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 篠山 隆司  神戸大学, 医学研究科, 教授 (10379399)
菊池 隆幸  京都大学, 医学研究科, 講師 (40625084)
藤本 陽介  神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (70796581)
十河 正弥  神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (90704784)
Project Period (FY) 2023-09-08 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥20,800,000 (Direct Cost: ¥16,000,000、Indirect Cost: ¥4,800,000)
Fiscal Year 2026: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2025: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords脳機能ネットワークマッピング / 皮質皮質間誘発電位 / 刺激誘発脳電位 / 低侵襲電気刺激 / 脳機能可塑性 / 白質皮質間誘発電位 / 脳機能ネットワーク / 覚醒下手術 / 低侵襲脳機能マッピング
Outline of Research at the Start

非侵襲的脳計測技術の進歩から術前に脳機能の「推定」が可能になったものの、脳外科手術では大脳皮質や白質線維の機能「確定」には術中の高頻度電気刺激が用いられる。しかし、皮質・白質の機能は刺激部位、すなわち「点」でしか同定されず、関連領域が有機的に協調し機能する高次脳機能の温存には、機能局在の点を結ぶ配線、すなわち結合様式を含めた「ネットワークマッピング」が重要となる。白質線維の機能マッピングの先駆者である仏チームと共同でデータ計測と計算論的検証を行い、低侵襲の電気的線維追跡を用いた脳機能ネットワークマッピング法を研究開発し、術後のネットワーク構造の変容推定から術後の脳機能可塑性の予測をめざす。

Outline of Annual Research Achievements

非侵襲的脳計測技術の進歩から術前に脳機能の「推定」が可能になったものの、脳外科手術では大脳皮質や白質線維の機能「確定」には術中の高頻度電気刺激が用いられる。しかし、皮質・白質の機能は刺激部位、すなわち「点」でしか同定されず、関連領域が有機的に協調し機能する高次脳機能の温存には、機能局在の点を結ぶ配線、すなわち結合様式を含めた「ネットワークマッピング」が重要となる。白質線維の機能マッピングの先駆者である仏チームと共同でデータ計測と計算論的検証を行い、低侵襲の電気的線維追跡を用いた脳機能ネットワークマッピング法を研究開発し、術後のネットワーク構造の変容推定から術後の脳機能可塑性の予測をめざす。令和5年度は、両国間では定期的なweb会議を開催し、夏にパリ・シテ大学病院でワークショップの開催・両国のデータ検討、覚醒下手術の見学による白質刺激の技術習得から、電気刺激効果の計算論的・実験的検証、皮質・白質の低侵襲電気刺激による波形の特徴抽出の研究を推進した。国際学会招待講演(3回)、国際ワークショップ(1回)、国内学会招待講演(2回)で現時点の成果発表を行い、国際共著論文2報を公開した。論文では、1.白質刺激による刺激誘皮質電位(白質・皮質間誘発電位)の波形特徴を明らかにし(Rossel et al. Clin Neurophysiol 2023)、2,白質線維の走行を考慮した刺激法が白質・皮質間誘発電位の効果的な惹起に有用であること(Schlosser-Perrin et al. Brain Stimulation 2023)を報告した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

国際学会招待講演3回、国際共著論文を一流紙に2報公開できた。

Strategy for Future Research Activity

研究代表者ら、日本の研究チームが、仏モンペリエ大学、Inriaおよびパリシテ大学に直接出向き、本領域で世界有数の研究グループが両者の得意とする領域を融合させ国際共同研究を推進することで、世界標準となる、低侵襲電気刺激による脳機能ネットワークマッピング法の開発と皮質皮質間誘発電位(CCEP)コネクトームライブラリを活用した脳機能可塑性予測への応用を目指す。具体的には、学術的問いの解決のために以下の3つの研究計画を推進する。
項目1. 電気刺激効果の計算論的・実験的検証による低侵襲刺激プロトコルの最適化
項目2. 皮質・白質の低侵襲電気刺激による脳機能ネットワークマッピング法の研究開発
項目3. CCEPコネクトームを参照した「配線」離断後の脳機能可塑性の予測
具体的には、令和6年度は日仏チームで、2024年6月に第2回Workshop on Brain Evoked Potentials in the context of Neurosurgeryをモンペリエで開催し、その後、技術習得、両国の研究データの解析を予定する。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 7 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Montpellier University/Inria/Paris Cite University(フランス)

    • Related Report
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  • [Journal Article] The orientation of the stimulating bipolar probe modulates axono-cortical evoked potentials2023

    • Author(s)
      Schlosser-Perrin Felix、Rossel Olivier、Duffau Hugues、Matsumoto Riki、Mandonnet Emmanuel、Bonnetblanc Francois
    • Journal Title

      Brain Stimulation

      Volume: 16 Issue: 4 Pages: 1009-1011

    • DOI

      10.1016/j.brs.2023.06.008

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Short-range axono-cortical evoked-potentials in brain tumor surgery: Waveform characteristics as markers of direct connectivity2023

    • Author(s)
      Rossel Olivier、Schlosser-Perrin Felix、Duffau Hugues、Matsumoto Riki、Mandonnet Emmanuel、Bonnetblanc Francois
    • Journal Title

      Clinical Neurophysiology

      Volume: 153 Pages: 189-201

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2023.05.011

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Advancement of neurophyiosologic and radiologic examinations for epilepsy surgery2023

    • Author(s)
      松本 理器
    • Journal Title

      Neurological Therapeutics

      Volume: 40 Issue: 4 Pages: 617-621

    • DOI

      10.15082/jsnt.40.4_617

    • ISSN
      0916-8443, 2189-7824
    • Related Report
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  • [Presentation] Use of Cortico-Cortical Evoked Potential in IOM for Cognitive Functions in Humans2024

    • Author(s)
      Matsumoto R
    • Organizer
      Annual meeting & courses of the American Clinical Neurophysiology Society 2024
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cortico-cortical evoked potential for arcuate fasciculus monitoring2023

    • Author(s)
      Matsumoto R
    • Organizer
      5th Congress of Asia Oceanian Society of Intraoperative Neurophysiology Society (AOSIN2023)
    • Related Report
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] rain Potentials Evoked by Direct Electrical Stimulation for Better Guiding of Neurosurgery2023

    • Author(s)
      Matsumoto R
    • Organizer
      Paris-Kobe workshop on Brain Evoked Potentials for Neurosurgery 2023
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Evoked stimulation responses to guide surgical decisions2023

    • Author(s)
      Matsumoto R
    • Organizer
      International Epilepsy Congress 2023
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    • Author(s)
      Matsumoto R
    • Organizer
      International Kobe-Cambridge Workshop for Neurobiology of Language and Related disorders
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    • Author(s)
      松本理器
    • Organizer
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  • [Presentation] 言語機能マッピング Guideline and beyond 20232023

    • Author(s)
      松本理器
    • Organizer
      第21回日本Awake Surgery学会
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    • Invited
  • [Remarks] 神戸大学大学院医学研究科脳神経内科学分野研究紹介

    • URL

      https://www.med.kobe-u.ac.jp/sinkei/research/index.html

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  • [Remarks] 神戸大学研究紹介HP

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/ja/news/article/feature0010/

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  • [Remarks] 神戸大学研究紹介HP(英語)

    • URL

      https://www.kobe-u.ac.jp/en/news/article/feature0010/

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Published: 2023-09-12   Modified: 2024-12-25  

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