脳皮質電位と白質画像融合による顔・表情認知システムの解明

• Project Area: Clarification of the mechanism of face recognition by interdisciplinary research
• Project/Area Number: 23119701
• 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): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2011: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• 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

Outline of Annual Research Achievements

頭蓋内脳表電極留置を用いて、視覚刺激の認知課題により誘発される皮質電位(認知ECoG)計測を行った。難治性てんかん40症例に頭蓋内電極を埋め込み、ECoG,計測を行った。視覚刺激はストライプ、単語、図形、顔認知を用いた。SPM８を用いて個人MRI脳を標準化し、その変換関数を用いて個人頭部CT（電極）に同様の座標変換を行った。このECoG標準化により高密度電極分布表示し認知課題別のhighγ帯域活動 (HGA)のダイナミクステンプレートを作成した。ストライプでは後頭極付近のみ、顔認知では側頭葉底部を広く、かつ外側にまでHGAが広がった。文字読みでは後頭極-側頭葉内側部へのHGAの広がりを認めた。左右に電極留置した患者では顔認知では右底部、文字認知では左底部が有意なHGAを認めた。標準脳上側頭葉底部の電極を用いた視覚課題クラス分けは、顔・文字、図形(chance rate 33.3%)では90%以上の正答率であった。MRI(fMRI)とECoGの電気生理現象を比較した。標準脳において言語課題 fMRIの有意なBlood Oxygenation Level Dependent (BOLD)上昇のあるECoG電極を選択して、HGAとBOLDを比較した。両者間には正の相関(R=0.57)を認め、前頭葉と側頭葉ECoG電極間ではHGAのピーク値は違いはなかった。前頭葉ではHGAが側頭葉(600ms以内)に比して1000-1500msと有意に長く時間現れていた。この違いはfMRI解析上で前頭葉活動が側頭葉に比して活動が強い、優位性を示唆する所見であった。fMRIによるBOLD信号の脳機能解析への応用は、実際の電気的活動のダイナミクスを考慮することが重要かつ、さらに正確な脳信号解読につながると期待できる。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Characteristic profiles of high gamma activity and blood oxygenation lev-el-dependent responses in various language areas (2013)
  • Author(s): Kunii N, Kamada K, Ota T, Kawai K, SaitoN
  • Journal Title: Neuro Image Volume: 65 Pages: 242-249
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2012.09.059
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The dynamics of language-related high-gamma activity assessed on a spatially-normalized brain. Clinical neurophysiology : of- ficial journal of the International (2013)
  • Author(s): Kunii N, Kamada K, Ota T, Greenblatt RE, Kawai K, Saito N
  • Journal Title: Federation of Clinical Neurophysiology Volume: 124 Issue: 1 Pages: 91-100
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2012.06.006
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 皮質電波による視覚認知ネットワークの解明 (2013)
  • Author(s): 鎌田恭輔、他4名
  • Journal Title: 脳神経ジャーナル Volume: 22(3) Pages: 178-184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Outcomes of diffusion tensor tractography-integrated stereotactic radiosurgery (2012)
  • Author(s): Koga T, Maruyama K, et.al
  • Journal Title: Int J Radiat Oncol Biol Phys Volume: 82 Issue: 2 Pages: 799
  • DOI: 10.1016/j.ijrobp.2010.11.046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The guidelines for Awake Craniotomy (2012)
  • Author(s): Kayama T, Kamada K (10番目), 他26名
  • Journal Title: Neurologia medico-chirurgica (Tokyo) Volume: 52(3) Pages: 119-141
  • NAID: 10030127482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ruptured aneurysm with delayed distal coil migration requiring surgical treatment (2012)
  • Author(s): Wada H, Kamada K (5番目), 他3名
  • Journal Title: Neurologia medico-chirurgica (Tokyo) Volume: 52(6) Pages: 439-442
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Publication criteria for evoked magnetic fields of the human brain: a proposal (2012)
  • Author(s): Ozaki I
  • Journal Title: Clin Neurophysiol Volume: 123 Issue: 11 Pages: 2116-2121
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2012.06.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳皮質電位による認知機能野の局在解析 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔、佐藤正夫
  • Journal Title: てんかんをめぐって Volume: 31 Pages: 51-60
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳神経外科診療の実績作りに脳血管内治療医は貢献しているか？ (2012)
  • Author(s): 和田 始、 鎌田恭輔 (9番目)、他7名
  • Journal Title: 脳卒中の外科 Volume: 40(5) Pages: 317-321
  • NAID: 10030873647
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳皮質電位による言語・記憶機能野の局在解析 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔、他4名
  • Journal Title: てんかん治療研究振興財団研究年報 Volume: 23 Pages: 47-56
• [Journal Article] 脳機能画像に基づいた脳神経外科手術 Ⅴ.手術支援としてのニューロイメージング (2012)
  • Author(s): 安栄良悟、鎌田恭輔 (8番目）、他6名
  • Journal Title: The Mt.Fuji Workshop on CVD イメージテクノロジーの進歩と脳卒中治療 Volume: 30 Pages: 95-99
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳磁図の臨床応用に関する文献プレビュー(第2報)：小児疾患 (2012)
  • Author(s): 白石秀明、鎌田恭輔 (5番目)、他9名
  • Journal Title: 臨床神経生理学 Volume: 40(4) Pages: 203-208
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳磁図の臨床応用に関する文献プレビュー(第2報)：虚血性脳血管障害 (2012)
  • Author(s): 露口尚弘、鎌田恭輔 (2番目)、他11名
  • Journal Title: 臨床神経生理学 Volume: 40(4) Pages: 195-202
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳皮質電位と機能的MRIによる言語・記憶機能ダイナミクス (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔、他5名
  • Journal Title: Brain and Nerve Volume: 64(9) Pages: 1001-1012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Integration of corticospinal tractography reduces motor complications after radiosurgery (2011)
  • Author(s): Koga T, Shin M, Maruyama K, Kamada K, Ota T, Itoh D, Kunii N, Ino K, Aoki S, Masutani Y, Igaki H, Onoe T, Saito N
  • Journal Title: Int J Radiat Oncol Biol Phys Volume: 83 Issue: 1 Pages: 129
  • DOI: 10.1016/j.ijrobp.2011.05.036
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Refined analysis of complex language representations bynon-invasive neuroimaging techniques (2011)
  • Author(s): Ota T, Kamada K, Kawai K, Yumoto M, AokiS, Saito N
  • Journal Title: Br J Neurosurg Volume: 25 Issue: 2 Pages: 197-202
  • DOI: 10.3109/02688697.2010.505986
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A detailed analysis of functional magnetic resonance imaging in the frontal language area: a comparative study with extraoperative electrocor-tical stimulation (2011)
  • Author(s): Kunii N, Kamada K, Ota T, Kawai K, SaitoN
  • Journal Title: Neurosurgery Volume: 69 Issue: 3 Pages: 590-596
  • DOI: 10.1227/neu.0b013e3182181be1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Angiographic classification of tumor attachment of meningiomas at the cerebellopontine angle (2011)
  • Author(s): Kunii N, Ota T, Kin T, Kamada K, Morita A, Kawahara N, Saito N
  • Journal Title: World Neurosurgery Volume: 57(1) Issue: 1 Pages: 114-121
  • DOI: 10.1016/j.wneu.2010.09.020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multimodal neurosurgery force feedback system based on mesh fusion modeling (2011)
  • Author(s): Kuroda Y, Kamada K(2番目) ,他3名
  • Journal Title: Biocybernetics and Biomedical Engineering Volume: 31(2) Pages: 33-50
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrocephalus due to diffuse villous hyperplasia of the choroid plexus -case report (2011)
  • Author(s): Anei R, Kamada K(11番目), 他10名
  • Journal Title: Neuro Med Chir(Tokyo) Volume: 51(6) Pages: 437-441
  • NAID: 10029138205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 脳腫瘍手術におけるfunctional neuronavigation (2011)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: Annual Review Volume: 2011 Pages: 212-220
• [Journal Article] 海外で知られているレベチラセタムの臨床特性を本邦の実地臨床に適用可能か？ (2011)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: Brain and Nerve Volume: 63(3) Pages: 247-254
  • 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 (2011)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 脳神経外科ジャーナル 「微小脳神経外科解剖」 Volume: 20(Suppl..2) Pages: 111-117
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 慢性硬膜下電極による脳皮質電位計測を用いた側頭葉内側記憶関連野の機能解明 (2011)
  • Author(s): 太田貴裕、鎌田恭輔（2番目）、他3名
  • Journal Title: てんかん治療研究振興財団研究年報 Volume: 22 Pages: 69-76
• [Journal Article] 私の手術論 脳機能の可視化への挑戦 (2011)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Journal Title: 脳神経外科速報 Volume: 21 Pages: 1184-1193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Treatment of a cervical carotid pseudoaneurysm that occurred years after laryngectomy and irradiation of a neck tumor (2011)
  • Author(s): Hanakita S, Kamada K(4番目) ,他3名
  • Journal Title: Neurol Med Chir (Tokyo) Volume: 51(8) Pages: 588-591
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Characteristics of vessel walls and blood flow by multi-modality imaging for vascular surgery (2013)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: JOINT NEUROSURGICAL CONVENTION 2013
  • Place of Presentation: ハワイ
  • Year and Date: 2013-02-02
• [Presentation] 脳機能の画像化による脳神経外科手術の未来 (2013)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第17回ニューロイメージングカンファレンス
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2013-01-26
  • Invited
• [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 (2013)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: さきがけ「脳情報の解説と制御」研究領域 第2期生発表会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2013-01-21
• [Presentation] 脳皮質電位と白質画像融合による顔・表情認知システムの解明 (2013)
  • 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」班会議
  • Place of Presentation: 沖縄県宜野湾市
  • Year and Date: 2013-01-13
  • Invited
• [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 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: さきがけ「脳情報の解説と制御」第8回領域班会議
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-11-13
• [Presentation] ECoGによる顔-文字-図形認知ダイナミクス (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第42回日本臨床神経生理学会学術大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-11-10
• [Presentation] Imaging and decoding of semantic responses related to visual stimuli by electrocorticogram (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 43rd NIPS International Symposium
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2012-11-01
• [Presentation] Imaging and decoding of semantic responses related to visual stimuli by electrocorticogram (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: BMI Osaka 2012
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-10-20
  • Invited
• [Presentation] 脳皮質電位による脳機能解読の臨床応用への可能性 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第71回日本脳神経外科学会総会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2012-10-18
• [Presentation] State-of-the-art Neuroimaging and Intraoperative monitoring for maximal tumor resection (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第2回北海道探索病理学研究シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2012-10-06
  • Invited
• [Presentation] 脳皮質電位による言語・記憶機能野の局在解析 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第27回生体・生理工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2012-09-20
• [Presentation] 脳腫瘍摘出法と後療法 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第5回日本癌治療アップデート教育コース
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2012-09-16
  • Invited
• [Presentation] 脳神経外科手術 前頭葉機能マッピングと解剖 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第4回お茶の水Neuroimaging Conference -ONIC-
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2012-09-01
  • Invited
• [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 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: さきがけ「脳情報の解説と制御」第7回領域班会議
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2012-07-23
• [Presentation] 知識・技術・経験の共有による機能モニタリング脳神経外科手術 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第15回日本病院脳神経外科
  • Place of Presentation: 函館
  • Year and Date: 2012-07-14
• [Presentation] BMI and ECoG (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: CME2012
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2012-07-01
• [Presentation] 機能解剖と神経画像の応用によるADOVANCED NEUROSURGERY (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 弘前脳疾患臨床セミナー
  • Place of Presentation: 弘前
  • Year and Date: 2012-06-29
  • Invited
• [Presentation] 皮質脳波による視覚認知ネットワークの解明 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第32回日本脳神経外科コングレス
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-05-12
  • Invited
• [Presentation] プラークイメージおよびICG血管撮影による血管壁特徴視覚化 (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第37回日本脳卒中学会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-04-26
• [Presentation] Spatial and temporal dynamics of language-related and face recognition brain functions by electrocorticogram and MEG (2012)
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: The 8th Asia Pacific Symposium on Neural Regeneration
  • Place of Presentation: Taipei,Taiwan
  • Year and Date: 2012-04-14
  • Invited
• [Presentation] 脳機能温存手術
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第3回福岡脳神経先端治療研究会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Invited
• [Presentation] 脳機能・術中画像による手術支援
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第31回日本脳神経外科コングレスモーニングセミナー
  • Place of Presentation: 横浜
  • Invited
• [Presentation] 脳科学と外科の融合による神経機能の画像化
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第64回新潟画像医学研究会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Invited
• [Presentation] 神経機能画像の脳神経外科手術応用の現状と展望
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第21回関西脳神経外科セミナー
  • Place of Presentation: 大阪
  • Invited
• [Presentation] 画像Fusion技術を応用した血管壁特性の検出法の現状
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第40回日本脳卒中の外科学会 ランチョンセミナー
  • Place of Presentation: 京都
  • Invited
• [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
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第40回日本脳卒中の外科学会 ランチョンセミナー
  • Place of Presentation: 京都
  • Invited
• [Presentation] 機能解剖と神経画像の応用によるADVANCED NEUROSURGERY
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第42回南大阪脳神経外科研究会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Invited
• [Presentation] 機能画像・モニタリング手術戦略の神経科学への応用
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第25回中国四国脳腫瘍研究会
  • Place of Presentation: 松江
  • Invited
• [Presentation] ニューロサイエンスと外科融合による頭蓋内疾患へのアプローチ
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第62回日本脳神経外科学会近畿支部学術集会特別講演
  • Place of Presentation: 千里
  • Invited
• [Presentation] 機能画像と電気生理学の応用によるADVANCED NEUROSURGERY
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第10回苫小牧脳神経外科医会
  • Place of Presentation: 苫小牧
  • Invited
• [Presentation] ECoGによる認知情報デコーディング
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 平成23年度 統計数理研究所共同研究集会
  • Place of Presentation: 立川
  • Invited
• [Presentation] NeuroscienceとSurgery融合による脳神経外科治療
  • Author(s): 鎌田恭輔
  • Organizer: 第40回倉敷脳疾患研究会
  • Place of Presentation: 倉敷
  • Invited