皮質電位、機能画像融合による表情認知ネットワークの解明

• Project Area: Clarification of the mechanism of face recognition by interdisciplinary research
• Project/Area Number: 21119508
• 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: Asahikawa Medical College
• Principal Investigator: 鎌田 恭輔 旭川医科大学, 医学部, 教授 (80372374)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥6,890,000 (Direct Cost: ¥5,300,000、Indirect Cost: ¥1,590,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2009: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 脳皮質電位 / 顔認知 / 視覚認知 / 高周波律動 / 標準化 / 自動判別 / 脳情報解読 / 機能MRI / Tractography / 脳磁図 / 時間-周波数解析 / 言語 / 高次脳機能

Research Abstract

顔認知課題には側頭葉底部の関与が大きいことが指摘されている。我々はてんかん患者において診断目的に硬膜下電極を留置した際に顔、文字、ストライプなどの視覚提示を行い、顔・文字認知に関連した脳皮質電位変化を捉えた。本年度は従来型の半分の直径(1.5mm)、倍密度を有する高密度電極を作成して両側側頭葉底部に留置した。視覚認知課題はひらがな、図形、顔、ストライプを提示した。ECoG生データは周波数成分変化をPermutation testによる統計検定を行い、特に高周波成分である80-120Hzの周波数成分(high-Gamma band)に着目すると側頭葉底部では顔刺激では前方外側、ストライプでは後方正中部が有意に活動領域の違いがあった。この所見は5症例で同様の傾向を認めた。
ECoG生データを時間-周波数解析と統計学的処理をすることなく、自動判別ソフトウエアの開発と応用をおこなった。このためにMatlab上で動作するSupport vector machine (SVM)とSparse logistic regression (SLR)法を応用した。ECoGデータは取得したMatlabで読み込める形式に変換した。この2つの自動判別ソフトウエアでは15回のトレーニングセッション後にはほぼ100%で誘発ECoGから視覚刺激を予測することが可能になった。
30症例のECoG電極位置を標準座標に変換し、標準脳上に計3000点ECoGの表示を行う。これによる典型的なヒトにおける視覚認知のダイナミクスを把握することができる

Research Products

• [Journal Article] Intraoperative monitoring of cortically recorded visual response for posterior visual pathway (2010)
  • Author(s): Ota T, Kawai K, Kamada K, Kin T, Saito N
  • Journal Title: Journal of Neurosurgery Volume: 112 Pages: 285-294
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heavy-T2強調/MR angiography融合三次元画像を用いた脳幹部手術シュミレーション (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会誌 Volume: 15(1) Pages: 32-36
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 血栓化脳動脈瘤 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: Neurological Science Volume: 18(1) Pages: 7-7
  • NAID: 120002722566
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 複数メッシュによる脳神経外科シミュレーション (2010)
  • Author(s): 黒田嘉宏、鎌田恭輔、鍵山善之、井村誠孝、大城理
  • Journal Title: VR医学 Volume: 8(1) Pages: 1-10
  • NAID: 130003388618
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳血管内治療 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 医療と介護ナビ 頭部編 Volume: 夏秋号 Pages: 8-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 画像誘導手術 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: Brain 治療の最前線第6回 Volume: 100 Pages: 4-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遅発性骨弁陥没による脳ヘルニアの1例 (2010)
  • Author(s): 安栄良悟、上森元気、折本亮介、齊藤仁十、広島覚、三井宣幸、林恵充、佐藤正夫、程塚明、鎌田恭輔
  • Journal Title: 脳神経外科 Volume: 38(10) Pages: 923-926
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 言語機能の画像化と電気生理学的検証 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: ブレインサイエンス・レビュー2010 Pages: 225-236
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 【大脳機能局在はここまで分かった】前頭葉 一次運動野 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 28(10) Pages: 1118-1120
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳腫瘍の外科療法 脳腫瘍摘出に用いる術中モニタリング (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔、川合謙介、斉藤延人
  • Journal Title: 日本臨床 Volume: 68(suppl.10) Pages: 344-348
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] グリオーマにおけるfunctional neuronavigationの有用性とその効果の実際 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔、太田貴裕、川合謙介、安栄良悟、斉藤延人
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル Volume: 19(12) Pages: 916-922
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Inferring Spatiotemporal Network Patterns from Intracranial EEG Data (2010)
  • Author(s): Ossadtchi A, Greenblatt RE, Towle V, Kohrman MH, Kamada K
  • Journal Title: Clin Neurophysiol Volume: 121(6) Pages: 823-35
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tractographyと白質機能マッピングによる脳腫瘍手術 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: Medical Science Digest Volume: 36(11) Pages: 22-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 突発性正常圧水頭症における上肢運動機能 (2010)
  • Author(s): 善本晴子、堀智勝、鎌田恭輔、太田貴裕、松尾成吾、森山貴
  • Journal Title: 医学のあゆみ Volume: 235(11) Pages: 1149-1150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 高次脳機能の画像化とその臨床応用 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 老年期痴呆研究会誌 Volume: 15 Pages: 27-29
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Intraoperative monitoring using the cortical Visual Evoked Potentials for preservation of visual functions (2010)
  • Author(s): 太田貴裕, 川合謙介, 鎌田恭輔, 他
  • Journal Title: J Neurosurg 112 Pages: 285-294
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The MEP threshold evaluated by tractography and electrical stimulation (2009)
  • Author(s): Kamada K, Todo T, 他
  • Journal Title: J Neurosurg 111 Pages: 785-795
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of calculation centres by functional MRI for Neurosurgery (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔, 他
  • Journal Title: Br J Neurosurg 23 Pages: 406-411
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Prediction of surgical view of neurovascular decompression by using interactive computer graphics (2009)
  • Author(s): Kin T, Oyama H, Kamada K, 他
  • Journal Title: Neurosurgery 65 Pages: 121-128
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arcuate fasciculus tractography integrated into Gamma Knife surgery (2009)
  • Author(s): Maruyama K, Koga T, Kamada K, 他
  • Journal Title: J Neurosurg 111 Pages: 520-526
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic contrast-enhanced perfusion MR imaging with SPIO : a pilot study (2009)
  • Author(s): Amemiya S, Akahane M, Aoki S, Abe O, Kamada K, 他
  • Journal Title: Invest Radiol 44 Pages: 3-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional corticospinal tractography と脳腫瘍手術 (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 神経内科 70 Pages: 305-312
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 言語優位半球同定においてNIRSはfMRIをこえられるか? (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔、太田貴裕、斉藤延人, 他
  • Journal Title: 臨床脳波 51 Pages: 204-211
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳磁図と機能MRIによる優位半球同定と言語機能野の局在 (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔、太田貴裕、川合謙介、斉藤延人
  • Journal Title: 臨床検査 53 Pages: 1027-1033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DTI-based tractography による白質マッピングの脳神経外科手術への応用 (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル (In press) Pages: 121-128
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Hybrid OR : Asahikawa experienc (2011)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 2011 Taichung Veterans General Hospital Neurovascular Therapy Forum
  • Place of Presentation: 台湾 台中
  • Year and Date: 2011-03-12
• [Presentation] 周波数-位相同期解析によるてんかん原性発射の機能的ネットワークの画像化 (2011)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第34回日本てんかん外科学会
  • Place of Presentation: 広島市
  • Year and Date: 2011-01-20
• [Presentation] 皮質電位、機能画像融合による表情認知ネットワークの解明 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 新学術領域研究「学際的研究による顔認知メカニズムの解明」第2回領域班会議
  • Place of Presentation: 那覇市
  • Year and Date: 2010-12-23
• [Presentation] Neuroscienceと神経機能画像を統合した脳神経外科手術 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第22回脳神経外科学臨床講座
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-12-11
• [Presentation] Neuroscienceと機能画像応用による脳神経外科手術 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第43回奈良エピレプシークラブ
  • Place of Presentation: 橿原市
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] Multi-modality画像融合による脳神経外科治療 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: Shiga Neurosurgical Forum
  • Place of Presentation: 大津市
  • Year and Date: 2010-11-26
• [Presentation] 脳波・脳皮質電位の臨床脳神経外科治療への応用 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第27回日本脳電磁図トポグラフィー研究会
  • Place of Presentation: 宮城県松島町
  • Year and Date: 2010-11-18
• [Presentation] NeurologyとNeuroscience融合による中枢疾患外科治療 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第70回切琢会
  • Place of Presentation: 秋田市
  • Year and Date: 2010-11-13
• [Presentation] 脳機能画像と多チャンネルelectrocorticogram融合による言語機能関連BMIの開発 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: さきがけ「脳情報の解読と制御」領域班会議
  • Place of Presentation: 沖縄県恩納村
  • Year and Date: 2010-11-04
• [Presentation] sualization of the subcortical language fibers on tractography by co-utilizing functional MRI and MEG (2010)
  • Author(s): Kamada K
  • Organizer: ICCN 2010
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2010-10-31
• [Presentation] Spatial and temporal dynamics of language-related and face recognition brain functions by electrocorticogram and MEG (2010)
  • Author(s): Kamada K
  • Organizer: ICCN 2010
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2010-10-29
• [Presentation] 機能画像を応用した側脳室腫瘍への切除戦略 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第69回日本脳神経外科学会総会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2010-10-27
• [Presentation] 機能画像・モニタリングを融合脳機能温存・虚血回避を目指した手術 (2010)
  • Author(s): Kamada K
  • Organizer: 第51回日本脈管学会総会
  • Place of Presentation: 旭川市
  • Year and Date: 2010-10-15
• [Presentation] Spatial and temporal dynamics of language-related and face recognition functions by electrocorticogram and MEG (2010)
  • Author(s): Kamada K
  • Organizer: 第44回日本てんかん学会
  • Place of Presentation: 岡山市
  • Year and Date: 2010-10-14
• [Presentation] 皮質-白質電気刺激マッピングによる言語関連fMRIの検証 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第8回日本Awake Surgery研究会
  • Place of Presentation: 豊中市千里
  • Year and Date: 2010-09-30
• [Presentation] 言語ネットワークの画像化と電気刺激マッピングによる検証 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: Neuro2010
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] 脳皮質電位と脳磁図同時計測によるてんかん焦点活動の時間-周波数解析 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第25回日本生体磁気学会
  • Place of Presentation: 柏市
  • Year and Date: 2010-07-30
• [Presentation] 皮質電位、機能画像融合による表情認知ネットワークの解明 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 新学術領域研究「学際的研究による顔認知メカニズムの解明」領域班会議
  • Place of Presentation: 札幌市
  • Year and Date: 2010-07-19
• [Presentation] Functional Neuroimaging for Neurosurgery (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: Neuroimaging seminor
  • Place of Presentation: 台湾 台南
  • Year and Date: 2010-06-08
• [Presentation] The Use of Functional Neuroimaging for Neurosurgery (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: Neurosurgical forum
  • Place of Presentation: 台湾 台北
  • Year and Date: 2010-06-08
• [Presentation] 脳機能画像と多チャンネルelectrocorticogram融合による言語機能関連BMIの開発 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: さきがけ「脳情報の解読と制御」領域班会議
  • Place of Presentation: 夕張市
  • Year and Date: 2010-06-06
• [Presentation] 脳機能画像・解剖学融合による機能温存手術の確立 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第11回東京臨床脳画像解析研究会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-05-26
• [Presentation] 神経科学の応用による中枢神経疾患の外科治療 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第2回岳南Strokeカンファランス
  • Place of Presentation: 富士市
  • Year and Date: 2010-05-14
• [Presentation] グリオーマ手術におけるFunctional neuronavigationの有用性とその効果の実際 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第30回日本脳神経外科コングレス総会
  • Place of Presentation: 横浜市
  • Year and Date: 2010-05-07
• [Presentation] 多モダリティ融合による血管形態の画像化と手術戦略への応用 (2010)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第39回日本脳卒中の外科学会
  • Place of Presentation: 盛岡市
  • Year and Date: 2010-04-16
• [Presentation] Combined utilization of MEG and ECoG for identification of eloquent cortices and epileptogenic foci (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 3^<rd> ISACM 2009
  • Place of Presentation: Athens, Greece
  • Year and Date: 2009-09-04
• [Presentation] Decoding brain function for BCI (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: G-Tech seminar
  • Place of Presentation: Graz, Austria
  • Year and Date: 2009-09-01
• [Presentation] 意識・認知機能の画像化-機能回復過程評価への応用 (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第18回日本意識障害学会
  • Place of Presentation: 川越、埼玉
  • Year and Date: 2009-07-24
• [Presentation] The Use of Functional Neuro-Imaging in Neurosurgery (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: Functional Neuro-Imaging
  • Place of Presentation: Tilburg, Netherlands
  • Year and Date: 2009-06-26
• [Presentation] Multi-modality を用いた eloquent area 近傍部病変の外科治療 (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第11回三重・大阪脳腫瘍カンファレンス
  • Place of Presentation: 三重、日本
  • Year and Date: 2009-06-05
• [Presentation] Laterality and location of expressive and receptive language areas determined by MEG and fMRI (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 24th Annual Meeting of Japan Biomagnetism & Bioelectromagnetics Society, (Symposium)
  • Place of Presentation: Kanazawa, Japan
  • Year and Date: 2009-05-28
• [Presentation] 機能画像統合ニューロナビゲーションを用いた頭蓋内疾患への機能的アプローチ (2009)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 日本放射線技術学会
  • Place of Presentation: 東京、日本
  • Year and Date: 2009-05-23