Reopening of neural criticality in autism by control of autistic resting-state brain dynamics

Publicly Offered Research

Project Area	Inducing lifelong plasticity (iPlasticity) by brain rejuvenation: elucidation and manipulation of critical period mechanisms
Project/Area Number	21H05679
Research Category	Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Transformative Research Areas, Section (III)
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	渡部喬光東京大学, ニューロインテリジェンス国際研究機構, 准教授 (10710767)
Project Period (FY)	2021-09-10 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000) Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords	自閉スペクトラム症 / 脳活動駆動型神経刺激法 / エネルギー地形解析 / 認知の硬直性 / 磁気刺激 / 機能的脳画像 / 脳神経ダイナミクス / 精神医学 / 脳神経科学 / 安静時脳活動
Outline of Research at the Start	安静時脳活動は脳の機能的バックボーンを表象している。実際、高機能自閉スペクトラム症（ASD）成人の症状およびIQは彼らの安静時神経遷移ダイナミクスが過度に安定しているためだ、ということも示唆されている。これをもとに本研究では「安静時神経遷移ダイナミクスを適度に不安定化させれば、ASDの臨界期を再開させ、中核症状を緩和させられるのではないか」という仮説を検証する。このために、独自の脳状態駆動型非侵襲的神経刺激法を拡張させ、安静時神経活動遷移ダイナミクスの制御法の確立を目指す。本研究が成功すれば、ASDの臨界期の再開を実現するための新たな方法が得られると期待される。
Outline of Annual Research Achievements	安静時においても脳はノイズ以上の活動をしており、この安静時脳活動は、脳の機能的バックボーンを示していると考えられている。我々は以前、機能的磁気共鳴画像法（fMRI)によって記録されたヒトの安静時脳活動に注目することで、「高機能自閉スペクトラム症（ASD）成人の重症度と彼らの独特な認知機能は共に、彼らの全脳神経遷移ダイナミクスが過度に安定化していることと相関している」ということを明らかにした。しかしこれは相関でしかなかった。そこで本研究では、これが因果関係であるか否かを検証した。この目的のためにまず我々は、独自の脳状態駆動型非侵襲的神経刺激法(BDNS)を開発し、それを拡張させた。オリジナルのBDNSは課題実行中の脳活動への介入がその目標だったが、本研究ではほぼリアルタイムに安静時脳活動のダイナミクスをコントロールすることを目指した。2021年には、定型発達被験者を対象にした研究結果をもとに、この脳状態駆動型非侵襲的神経刺激法の正確性や独自性を論文として発表した。この結果は国際総合科学雑誌に発表された（Watanabe, eLIfe, 2021）。さらにより高密度の脳波計を導入することでこの刺激法の空間分解能の向上を目指した。加えてその対象に自閉スペクトラム症当事者を含めた。そういった試みの結果、過度に安定化していたASDの安静時脳活動を不安定化させると、彼らの認知の硬直性が緩和されるということを明らかにした。加えて、認知の硬直性以外に、感覚の硬直性や、社会疎通性に関する非言語的情報の偏った処理も、これらの神経刺激によって変化することが判明した。これらの結果は現在投稿中の論文に記してある。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。