新規MRI技術で神経回路の電気活動発振と自律性周期性形態変化との関係を解明する

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 16H01600
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: Fukushima Medical University (2017); Tohoku University (2016)
• Principal Investigator: 阿部 十也 福島県立医科大学, 医学部, 講師 (60588515)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2017: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 形態 / 安静時ネットワーク / 水拡散 / 核磁気共鳴法 / オシレーション / デフォルトモード・ネットワーク / 核磁気共鳴法(MRI) / 神経回路 / 周期

Outline of Annual Research Achievements

顕微鏡技術で神経回路の形態を観察すると、神経突起の形がダイナミックに変化する。その変化は秒～分のオーダーの遅い周波数で揺らぐ。これを形態振動と言う。我々は形態振動をMRI技術で捉える手法を開発した。そのMRI形態振動とと神経発火の揺らぎとの関係性を見るために脳波・MRI同時計測法を開発した。

将来的に形態振動を薬剤で阻害して因果関係を見るために、ラットを用いた。ラット15頭を用いて全脳の形態振動をMRIで観察した。神経発火の安静時ネットワークとオーバーラップする部分、異なる部分に分離できた。

形態振動の周波数は神経発火の安静時ネットワークよりも10倍遅いオーダーであった。
海馬に電極を留置し、局所フィールド電位を記録しながら海馬のMRI形態振動を計測した。各周波数帯域のパワーの揺らぎとMRI形態との関係性を解析している。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Preliminary Comparison of Motor Learning Across Different Noninvasive Brain Stimulation Paradigms Shows No Consistent Modulations. (2018)
  • Author(s): Virginia Lopez-Alonso, Sook-Lei Liew, Miguel Fernandez del Olmo, Binith Cheeran, Marco Sandrini, Mitsunari Abe, Leonardo G Cohen
  • Journal Title: Front. Neurosci. Volume: 1 Pages: 1-12
  • DOI: 10.3389/fnins.2018.00253
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Variability in response to quadripulse stimulation of the motor cortex (2016)
  • Author(s): Nakamura K., Groiss S.J., Hamada M., Enomoto H., Kadowaki S., Abe M., Murakami T., Wiratman W., Chang F., Kobayashi S., Hanajima R., Terao Y., Ugawa Y.
  • Journal Title: Brain Stimulation Volume: 9 Issue: 6 Pages: 859-866
  • DOI: 10.1016/j.brs.2016.01.008
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Change in effects of odor contexts over time that modify memory in relation to order of remote and recent past episodes. (2016)
  • Author(s): Abe M. and Ugawa Y.
  • Organizer: Neuroscience 2016 Annual Meeting (San Diego)
  • Place of Presentation: San Diego, United States of America
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Contribution of the motor system to McGurk effect - event-related fMRI and TMS studies -. (2016)
  • Author(s): Murakami T., Fujiwara J., Sakamoto Y., Okamoto M., Mizuochi T., Iwabuchi T., Makuuchi M., Abe M., Kubo H., Matsuda N., Kobayashi S., Ugawa Y.
  • Organizer: Neuroscience 2016 Annual Meeting (San Diego), 2016
  • Place of Presentation: San Diego, United States of America
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sex differences in the effects of OXTR rs4686302 in the dorsal anterior cingulate cortex (dACC). (2016)
  • Author(s): Ishii W., Abe M., Tomita H., Takeuchi H., Kawashima R., Taki Y.
  • Organizer: Human Brain Mapping GENEVA 2016
  • Place of Presentation: Geneva, Switzerland
  • Year and Date: 2016-07-26
  • Int'l Joint Research