音楽の神経科学

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09CE2006
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 中田 力 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50281720)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井上 多門 筑波大学, 名誉教授 (10168453) ; 木竜 徹 新潟大学, 大学院自然科学研究科, 教授 (80115021) ; 相馬 芳明 新潟大学, 脳研究所, 助教授 (30163132) ; 杉下 守弘 東京大学, 医学部, 教授 (10114513)
• Keywords: 音楽 / 神経科学 / 機能的磁気共鳴画像 / 高次脳機能

Research Abstract

研究施設の確立
最先端プロジェクトにとって、目的とする解析を行うための解析装置の改良、新しいalgorithmを含む方法論の開発は必須の事項である。本研究は平成9年度にスタートし、まず研究の主眼はhardwareを中心とした研究基盤の確立、研究施設の充実化に重点が置かれた。平成12年度は本研究を代表するメインプロジェクト、世界で最初の縦型高装置fMRI装置の完成を見た年度である。ヒトが寝そべった状態で機能しないことを考えたとき、この装置は世界で唯一、真の意味での機能画像装置であると言っても過言ではない。また、平成12年度終了までには、横型装置のup-grade、基礎実験用の小型3T装置の導入も完了する。
データー獲得の装置が重要なことは言うまでもないが、データーを適切に処理する能力も研究施設として必須の要素である。画像データーはその膨大な情報量を持つことは言うまでもなく、通常の装置、algorithmでは適切な対処は不可能である。平成9年度以来、我々はいくつもの重要なalgorithmを開発し、その処理装置として平成11年度には64CPU装置の導入を果たした。平成12年度終了時まですべての装置の高速度ネットワーク化も完成する。
ヒト脳機能解析
平成12年度は脳機能解析の数理化プロジェクトを開始した年として特記すべき年度である。これまで、脳機能解析は、あくまでも純粋理論の域を脱することのできない数理神経科学的アプローチと、あくまでも現象論から離れることのできない実験神経科学のアプローチとに頼らざるを得なかった。言い換えれば、理論と実践の融合という近代科学の取るべき本来の姿に則った研究を行うことが困難であった。本研究リーダーは米国滞在中、脳形態の偏微分方程式化を開始し、平成12年度にはその完成を見た。この「形態と機能の同一性」という生体機能におけるcentral dogmaに適合したはじめての脳機能理論を確立し、数理神経科学と実験神経科学の融合を目指したプロジェクトを開始した。
ヒト脳機能解析の各論における平成12年度の顕著な業績は、認知三次元空間における右半球の優位性、運動三次元空間における左半球の優位性、演奏時における頭頂葉の特異的機能、絶対音感所持者における非言語音と言語音との同一性、一次運動野における手の運動の二重支配と意義、中枢および末梢神経障害にともなう再構築の原理、予後判定の客観的指標、利き腕の神経機構とその再構築などの脳機能解析などである。
脳機能解析法の開発としては、独立成分分析を取り入れたICS法、拡散テンソル解析の最新応用であるラムダチャートの開発。神経細胞の非侵襲的定量を可能とするMRN法、脳循環のすべてを画像化可能な全相MRAに加え、MRXから神経繊維の自動追跡アルゴリズムの開発を行った。
これらもすべては世界に先駆けた成果である。

Research Products

• [Publications] Nakada T.: "Independent component-cross correlation-sequential epoch (ICS) analysis of high-field fMRI time series : direct visualization of dual representation of the primary motor cortex in human."Neurosci Res. 37. 237-244 (2000)
• [Publications] Grossman M.: "Editorial : A Letter is a Letter is a Letter : Pure Alexia for Kana."Neurology. (In press).
• [Publications] 山川智子: "超高磁場MRI装置による顎関節画像撮像の初期検討"日磁医誌. 20. 80-92 (2000)
• [Publications] 田中力: "Q & A:好きな顔、嫌いな顔はどのような脳内機序で識別するのでしょうか?"Clinical Neuroscience. 18. 486-487 (2000)
• [Publications] 中田力: "Functional MRIの現状と未来"Neurological Surgery. 28. 403-410 (2000)
• [Publications] 中田力: "神経内科領域におけるMRI/MRAの最新動向"神経内科. 53. 219-226 (2000)
• [Publications] 中田力: "高磁場functional MRIの現状"Clinical Neuroscience. 18. 1030-1033 (2000)
• [Publications] 大久保真樹: "超高磁場MR装置を用いたプロトンスペクトロスコピーに関する基礎研究"Innvervision. 15. 8-8 (2000)
• [Publications] Nakada T.: "Functional MRI of literacy. In Kato T.(ed.)Frontieres of the Mechanisms of Memory and Dementia"Elsevier,Amsterdam. 4 (2000)
• [Publications] Nakada T.: "Vortex model of the brain : the missing link in brain science? In Nakada T. (ed.)Integrated Human Brain Science"Elsevier,Amsterdam. 20 (2000)
• [Publications] Nakada T.: "Myths and truths in fMRI.In Nakada T.(ed.) Integrated Human Brain Science"Elsevier,Amsterdam. 28 (2000)
• [Publications] Nakada T.: "Development of 3.0 Tesla vertical MRI system for advanced fMRI. In Nakada T.(ed.) Integrated Human Brain Science"Elsevier,Amsterdam. 8 (2000)
• [Publications] Suzuki K: "An efficient method for ICS analysis of functional magnetic resonance imaging.In Nakada T.(ed.)Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 10 (2000)
• [Publications] Pflieger M.E.: "The spatial resolving power of high-density EEG : an assessment of limits. In Nakada T.(ed.)Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 46 (2000)
• [Publications] Suwazono S.: "All phase event-related potentials during listening to music. In Nakada T.(ed.)Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 8 (2000)
• [Publications] Matsuzawa H.: "Lambda chart analysis and eigenvalue imaging. In Nakada T.(ed.)Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 8 (2000)
• [Publications] Nakayama N.: "Single ellipsoid diffusion tensor analvsis. In Nakada T.(ed.)Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 6 (2000)
• [Publications] Matsuzawa H.: "Principal eigenvector imaging (PEvecI) : Comparison of deterministic vs. optical methods. In Nakada T.(ed.) Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 6 (2000)
• [Publications] Kwee I.L.: "FMRI guided near-infrared spectroscopy : an example for Prakinson's disease.In Nakada T.(ed.) Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 7 (2000)
• [Publications] Nakada T.: "Music as a second language. In Nakada T.(ed.) Integrated Human Brain Science"Elsevier, Amsterdam. 20 (2000)
• [Publications] 中田力: "けいれん発作。田代邦雄,山本悌司,廣瀬源次郎 編:誤診しやすい神経疾患"南紅堂、東京. 9 (200)
• [Publications] 中田力: "急性片麻痺。田代邦雄,山本悌司,廣瀬源次郎 編:誤診しやすい神経疾患"南紅堂、東京. 3 (2000)
• [Publications] 中田力: "Functional MRI。森寿,眞鍋俊也,渡辺雅彦,岡野栄之,宮川剛 編:脳神経科学イラストレイテッド"羊土社、東京. 9 (2000)
• [Publications] 松沢等: "画像診断の原理と測定法-diffusion MRI。松下正明 編:精神科臨床における画像診断"中山書店、東京. 14 (2000)
• [Publications] 中田力: "機能的磁気共鳴画像の実践。柴崎浩,田川皓一,湯浅龍彦 編:ダイナミック神経診断学"西村書店(In Press).