Hyperadaptability of human premotor cortex: an ECoG effective connectomics study
Publicly Offered Research
Project Area | Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches |
Project/Area Number |
20H05471
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Review Section |
Complex systems
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Research Institution | Kobe University |
Principal Investigator |
松本 理器 神戸大学, 医学研究科, 教授 (00378754)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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Budget Amount *help |
¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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Keywords | 運動前野 / 前頭頭頂ネットワーク / 頭蓋内電極記録 / 高頻度皮質電気刺激 / 皮質皮質間誘発電位 / 可塑性 / コネクトーム / 高頻度電気刺激 / 皮質脳波 / コネクトミクス / 機能可塑性 |
Outline of Research at the Start |
高頻度電気刺激(脳機能マッピング)・皮質切除(脳外科手術)といった介入に対するネットワークレベルの超適応メカニズムの解明をめざす。ローカライザとして皮質脳波からの各種運動関連の皮質律動を計測し、網羅的な低頻度皮質電気刺激による実効性結合解析にグラフ理論を応用し、運動前野の包括的な電気生理的コネクトームを同定する。次に、運動前野への高頻度電気刺激介入時の運動障害様式と比較検討し、介入によるネットワーク撹乱に対する脳の即時の対応メカニズムを明らかにする。包括的コネクトーム情報から切除領域を除いたコネクトームを再構築し、切除前後のネットワークの構造変化から、切除後の超適応の推定を試みる。
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Outline of Annual Research Achievements |
老化や病態による運動機能低下に対する適応メカニズムの解明のためには、運動前野、および同領域と結合している前頭葉、頭頂葉を含めた神経ネットワークの理解が重要である。難治部分てんかんの外科治療には、てんかん焦点の切除と同時に焦点周囲の脳機能の温存が大切であり、病態による機能可塑性、脳機能の適応メカニズムを加味した包括的な脳機能マッピングが必要となる。てんかん焦点が機能野近傍に位置する場合や非侵襲的検索では焦点の同定が難しい場合、硬膜下電極の慢性留置による侵襲的術前評価を施行する。硬膜下電極を用いた臨床脳機能マッピングには、課題遂行中の脳活動計測(事象関連電位や高ガンマ活動計測)と高頻度皮質電気刺激(Electrical cortical stimulation: ECS)が用いられるが、正確な切除後の脳機能障害、代償による回復の予測は難しい。本新学術領域においては運動機能の適応メカニズムの解明のため、前頭前野からのtop down、頭頂葉からのbottom upの情報を統合する運動前野のネットワーク的理解が必要と考え、高頻度皮質電気刺激や皮質切除術などの介入に対するネットワークレベルの超適応メカニズムの解明を目指した。 COVID-19の影響があり前向きの患者リクルートが予想通り進まず、2021年度は後方視および一部前方視的に蓄積した皮質・皮質間誘発電位(CCEP)データから、ネットワークレベルの超適応メカニズムの解明に必須となる皮質脳波コネクトームの作成を網羅的な低頻度電気刺激による因果的結合解析から進めた。高次脳機能を有する皮質におけるネットワークの構造上の特徴を明らかし臨床応用をめざすためには、網羅的CCEP計測の安全性の検証や術中CCEP計測のプロトコル確立および麻酔の影響の検討が重要であり、これらの研究も推進した。
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Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(64 results)
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[Journal Article] Frequency-dependent cortical interactions during semantic processing: an electrocorticogram cross-spectrum analysis using a semantic space model.2021
Author(s)
Sato N, Matsumoto R, Shimotake A, Matsuhashi M, Otani M, Kikuchi T, Kunieda T, Mizuhara H, Miyamoto S, Takahashi T, Ikeda A.
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Journal Title
Cereb Cortex
Volume: in press
Pages: 4329-4339
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Evidence for a deep, distributed and dynamic code for animacy in human ventral anterior temporal cortex2021
Author(s)
Rogers T, Cox C, Lu Q, Shimotake A, Kikuch T, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A, Matsumoto R, Lambon-Ralph M
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Journal Title
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Evaluation of movement and brain activity2021
Author(s)
Hallett M, DelRosso LM, Elble R, Ferri R, Horak FB, Lehericy S, Mancini M, Matsuhashi M, Matsumoto R, Muthuraman M, Raethjen H, Shibasaki H
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Journal Title
Clinical Neurophysiology
Volume: 132
Issue: 10
Pages: 2608-2638
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Connectivity Gradient in the Human Left Inferior Frontal Gyrus: Intraoperative Cortico-Cortical Evoked Potential Study2020
Author(s)
Takuro Nakae, Riki Matsumoto, Takeharu Kunieda, Yoshiki Arakawa, Katsuya Kobayashi, Akihiro Shimotake, Yukihiro Yamao, Takayuki Kikuchi, Toshihiko Aso, Masao Matsuhashi, Kazumichi Yoshida, Akio Ikeda, Ryosuke Takahashi, Matthew A Lambon Ralph, Susumu Miyamoto
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Journal Title
Cerebral Cortex
Volume: -
Issue: 8
Pages: 4633-4650
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Electrical Cortical Stimulations Modulate Spike and Post-Spike Slow-Related High-Frequency Activities in Human Epileptic Foci2020
Author(s)
Mitsuyoshi Nakatani, Riki Matsumoto, Katsuya Kobayashi, Takefumi Hitomi, Morito Inouchi, Masao Matsuhashi, Masako Kinoshita, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Nobutaka Hattori, Akio Ikeda
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Journal Title
Clin Neurophysiol
Volume: 131
Issue: 8
Pages: 1741-1754
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Journal Article] Engagement of cortico-cortical and cortico-subcortical networks in a patient with epileptic spasms: An integrated neurophysiological study2020
Author(s)
Takeshi Inoue, Katsuya Kobayashi, Riki Matsumoto, Morito Inouchi, Masaya Togo, Jumpei Togawa, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Masao Matsuhashi, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Hisashi Kawawaki, Nobukatsu Sawamoto, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
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Journal Title
Clin Neurophysiol
Volume: 131
Issue: 9
Pages: 2255-2264
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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[Presentation] Living or non-living at the early-stage in mesoscale network dynamics during visual recognition2021
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Korzeniewska A, Shimotake A, Nakae T, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Takahashi R, Crone N, Ikeda A
Organizer
第62回日本神経学会学術大会
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[Presentation] The dynamics of cortical interactions in category-specific visual recognition2021
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Korzeniewska A, Shimotake A, Nakae T, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Takahashi R, Crone N, Ikeda A
Organizer
13th Asian & Oceanian Epilepsy Congress
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Anatomo-functional correlation of language areas: principal component analysis of mapping findings2021
Author(s)
Otani M, Matsumoto R, Shimotake A, Sakamoto M, Nakae T, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Lambon-Ralph M, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
第62回日本神経学会学術大会
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[Presentation] Anatomo-functional correlation of language areas: principal component analysis of mapping findings2021
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Otani M, Matsumoto R, Shimotake A, Sakamoto M, Nakae T, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Lambon-Ralph M, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
13th Asian & Oceanian Epilepsy Congress
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Functional mapping of semantic processing in the anterior temporal lobe2021
Author(s)
Shimotake A, Matsumoto R, Kobayashi K, Usami K, Kikuchi T, Matsuhashi M, Yoshida K, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Lambon-Ralph M, Ikeda A
Organizer
第62回日本神経学会学術大会
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[Presentation] Semantic processing in the ventral anterior temporal lobe assessed by synonym judgement2021
Author(s)
Shimotake A, Matsumoto R, Kobayashi K, Usami K, Kikuchi T, Matsuhashi M, Yoshida K, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Lambon-Ralph M, Ikeda A
Organizer
13th Asian & Oceanian Epilepsy Congress
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Cortical neuronal activities and their network dynamics during visual recognition2021
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Korzeniewska A, Shimotake A, Matsuhashi M, Nakae T, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Takahashi R, Crone N, Ikeda A
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第54回日本てんかん学会学術集会
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[Presentation] Functional mapping for semantic processing in the ventral anterior temporal lobe by synonym judgment2021
Author(s)
Shimotake A, Kobayashi K, Usami K, Yamao Y, Kikuchi T, Yoshida K, Matsuhashi M, Kunieda T, Takahashi R, Matsumoto R, Ikeda A
Organizer
第54回日本てんかん学会学術集会
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[Presentation] Modification of effective connectivity strength in interareal cortical networks from the seizure onset zone: a cortico-cortical evoked potential study2021
Author(s)
Togo M, Matsumoto R, Nakae T, Kobayashi K, Usami K, Shimotake A, Kikuchi T, Yoshida K, Matsuhashi M, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
13th Asian & Oceanian Epilepsy Congress
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Anatomo-functional characteristics of basal temporal language area: density mapping analysis in the MNI standard space2021
Author(s)
Matoba K, Matsumoto R, Shimotake A, Nakae T, Imamura H, Togo M, Yamao Y, Usami K, Kikuchi T, Yoshida K, Matsuhashi M, Kunieda T, Takahashi R, Miyamoto S, Ikeda A
Organizer
The 1st International Symposium on Hype-Adaptability (HypAd2021)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Characteristics of intercortical networks associated with higher-order cortical functions: a cortico-cortical evoked potential study2021
Author(s)
Matoba K, Matsumoto R, Shimotake A, Nakae T, Imamura H, Togo M, Yamao Y, Usami K, Kikuchi T, Yoshida K, Matsuhashi M, Kunieda T, Takahashi R, Miyamoto S, Ikeda A
Organizer
The 1st International Symposium on Hype-Adaptability (HypAd2021)
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Connectivity strength modification in interareal cortical networks from the seizure onset zone: a cortico-coritical evoked potential study2021
Author(s)
十河 正弥, 松本 理器, 中江 卓郎, 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 菊池 隆幸, 松橋 眞生, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫
Organizer
第54回日本てんかん学会学術集会
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[Presentation] 側頭葉底面言語野の機能解剖:皮質電気刺激マッピング結果の統計学的検討2021
Author(s)
的場健人, 松本理器, 下竹昭寛, 中江卓郎, 今村久司, 十河正弥, 山尾幸広, 宇佐美清英, 菊池隆幸, 吉田和道, 松橋眞生, 國枝武治, 髙橋良輔, 宮本享, 池田昭夫
Organizer
第62回日本神経学会学術大会
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[Presentation] てんかん外科の皮質電気刺激による言語機能マッピングにおける機能解剖連関の検討2020
Author(s)
尾谷 真弓, 松本 理器, 下竹 昭寛, 坂本 光弘, 中江 卓郎, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, Matthew A.Lambon-Ralph, 宮本 享, 高橋 良輔, 池田 昭夫
Organizer
第50回日本臨床神経生理学会学術大会
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[Presentation] 生物・非生物の視覚刺激は脳後方で異なる神経活動伝播をもたらす2020
Author(s)
宇佐美 清英, 松本 理器, Anna Korzeniewska, 下竹 昭寛, 中江 卓郎, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, 高橋 良輔, Nathan Crone, Matthew A.Lambon-Ralph, 池田 昭夫
Organizer
第50回日本臨床神経生理学会学術集会
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[Presentation] Neural processes during picture naming are lateralized and category-biased in occipitotemporal areas2020
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Korzeniewska A, Shimotake A, Nakae T, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Takahashi R, Crone N, Lambon-Ralph M, Ikeda A
Organizer
第61回日本神経学会学術大会
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[Presentation] Anatomo-functional characteristics of the basal temporal language area: density mapping analysis in the MNI standard space.2020
Author(s)
Matoba K, Matsumoto R, Shimotake A, Nakae T, Imamura H, Togo M, Yamao Y, Usami K, Kikuchi T, Matsuhashi M, Kunieda T, Takahashi R, Miyamoto S, Ikeda A
Organizer
Society for the Neuro-biology of Language
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Int'l Joint Research
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[Presentation] Characteristics of the intercortical epileptic network: a cortico-cortical evoked potential study2020
Author(s)
十河 正弥, 松本 理器, 迎 伸孝 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 中江 卓郎, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 松橋 眞生, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫
Organizer
第61回日本神経学会学術大会
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[Presentation] ヒト一次運動感覚野と高次運動/言語皮質における皮質間ネットワークの特徴の差異:皮質皮質間誘発電位を用いた検討2020
Author(s)
十河 正弥, 松本 理器, 迎 伸孝, 武山 博文, 中江 卓郎, 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫
Organizer
第44回日本神経科学大会
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[Presentation] 側頭葉底面言語野の機能・解剖学的特徴:標準脳上での密度分布解析2020
Author(s)
的場健人, 松本理器, 下竹昭寛, 中江卓郎, 今村久司, 十河正弥, 山尾幸広, 宇佐美清英, 菊池隆幸, 吉田和道, 松橋眞生, 國枝武治, 高橋良輔, 宮本享, 池田昭夫
Organizer
第50回日本臨床神経生理学会学術大会
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[Presentation] 難治部分てんかん患者における皮質間ネットワークの特徴と臨床所見との関連:皮質皮質間誘発電位を用いた検討2020
Author(s)
十河正弥, 松本理器, 武山博文, 小林勝哉, 宇佐美清英, 下竹昭寛, 松橋眞生, 菊池隆幸, 吉田和道, 國枝武治, 宮本享, 髙橋良輔, 池田昭夫
Organizer
第50回日本臨床神経生理学会学術大会
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