2014 Fiscal Year Annual Research Report
胎児・新生児シミュレーションに基づく初期発達原理とその障害の解明
| Project Area | Constructive Developmental Science; Revealing the Principles of Development from Fetal Period and Systematic Understanding of Developmental Disorders |
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| Project/Area Number |
24119002
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
國吉 康夫 東京大学, 情報理工学系研究科, 教授 (10333444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多賀 厳太郎 東京大学, 教育学研究科(研究院), 教授 (00272477)
長久保 晶彦 独立行政法人産業技術総合研究所, 知能システム研究部門, 研究員 (00357617)
大村 吉幸 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (10598022)
原田 達也 東京大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (60345113)
山田 重人 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80432384)
森 裕紀 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80610849)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 認知発達 / 発達障害 / ロボティクス / シミュレーション / 胎児 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は以下の成果を上げた．
1.発達シミュレーション実験：認知発達の重要な初期基盤である身体図式獲得に関して，発達障害との関連が疑われる3条件の下で発達シミュレーションを行い，条件ごとに異なる異常が発生することを示した．これは，当初H27年度以後に実施予定のものを前倒しで実施したもの．また，視覚と体性感覚の統合についてシミュレータでの実験を行い，手の動きに伴う視覚像に関して，体性感覚と視覚をまたがる予期的表象の獲得が確認された．
2.シミュレータの高度化・精緻化，認知運動計測・解析技術: 既存胎児標本のMRI/CT計測（京大）データ等に基づき胎児身体モデルの精密化を進め，従来より格段に精密・正確な，筋数494（従来は198）のモデルを構築した．当初想定外の進展として，脳活動シミュレータの開発過程で計算量を劇的に縮減するアルゴリズムの開発に成功し，従来法に比べ100倍以上の性能を達成した．これにより，本年度予定していた脳シミュレーションは既有設備で処理可能となり，上記1.の成果を挙げた．そこで目標を引き上げて，全脳の大域結合構造を反映した100万ニューロン以上の規模の脳シミュレーションを目指すこととし，B01班から新生児脳DTIデータの提供を受け，白質繊維結合解析等を実施し，新たな大脳新皮質モデルの構築に着手した．これに伴い，本年度予定していたシミュレーション用の計算システムの購入は，新モデル完成後の次年度に延期することとし，相当分の本年度予算は一旦返納し，次年度に配分を申請することとした．この他，H25までに開発した認知運動計測・解析技術を改良しつつ臨床計測に適し，その結果に基づき，初期運動発達の機序および発達予後との関連性についての研究を進めた．
3.臨床データとの比較・検証，当事者研究との協働解釈・支援法探索: B01,B02,C01班の協力のもと検討と作業を進めた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画内容は順調に進捗し，それに加え，当初計画ではH27年度以後に予定していた早産児条件シミュレーション実験を行い，結果を出したことは想定以上の進捗といえる．また，脳活動シミュレーションのアルゴリズムの劇的性能向上は当初想定外の成果であり，これにより，脳シミュレーションに関して当初計画よりさらに高い目標を設定することが可能になり，B01班からの脳計測データ提供とその解析とモデル化に基づく周産期児全脳モデルの構築という，世界的にも未だ例を見ない新たな研究まで実施することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
発達脳シミュレーションに関して，平成27年度には新たに構築した周産期児モデルを用いた発達シミュレーションを実行する．このため，内定済み予算額に加えて，平成26年度に返納した予算額と同額の配分を申請し，これにより上記シミュレーションを高速実行するための処理装置を導入する．
また，A01全体としては，平成26年度までに確立した初期発達シミュレーション研究法と，B01，B02班による胎児期から乳児期までのデータと，本領域共通の発達脳モデルに基づき，胎児期から乳児期までの環境―身体の相互作用が導く，個体内に起こる感覚運動発達が社会的認知基盤の獲得に至る連続的定型発達を構成し，A02班による社会的相互作用（関係性）がもたらす発達のモデルに接続する．また，これを基盤として，発達障害要因や介入に対応する条件変動発達実験を行い，その効果や影響の解明と，適切かつ有効な介入，支援法の提案に寄与することを目指す．以上の研究を進めるために，発達シミュレーションの高度化，胎児・新生児認知行動計測・解析技術の開発・改良，臨床データとの定量比較と検証，および当事者支援技術の開発を体系的に推進する．
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[Journal Article] Functional connectivity of the cortex of term and preterm infants and infants with Down’s syndrome2014
Author(s)
Imai, M., Watanabe, H., Yasui, K., Kimura, Y., Shitara, Y., Tsuchida, S.,Takahashi, N., & Taga, G.
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Journal Title
Neuroimage
Volume: 85
Pages: 272-278
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Precursors of dancing and singing to music in three- to four-months-old infants.2014
Author(s)
Fujii, S., Watanabe, H., Oohashi, H., Hirashima, M., Nozaki, D., & Taga, G.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 9
Pages: e97680
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Jerky spontaneous movements at term age in preterm infants who later developed cerebral palsy.2014
Author(s)
Kanemaru, N., Watanabe,H., Kihara, H., Nakano, H., Nakamura, T., Nakano, J., Taga, G., & Konishi, Y.
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Journal Title
Early Human Development
Volume: 90
Pages: 387-392
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Fetal pituitary hyperintensity on T1-weighted images: Appearance in less than 21 weeks gestational age fetuses.2014
Author(s)
11. Mehemed TM, Fushimi Y, Okada T, Yamamoto A, Kanagaki M, Okada T, Sakamoto R, Takakuwa T, Yamada S, Togashi K
Organizer
International Congress of Radiology ICR2014
Place of Presentation
Dubai, UAE
Year and Date
2014-09-09 – 2014-09-12
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