光トポグラフィーによる新生児・乳児の光刺激による視覚野活性化のメカニズムの検討

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11111101
• Research Institution: Saitama Medical University
• Principal Investigator: 小西 行郎 埼玉医科大学, 医学部, 教授 (40135588)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小泉 英明 日立製作所, 基礎研究所, 所長 ; 渡辺 富夫 岡山県立大学, 情報工学部, 教授 (30167150) ; 多田 厳太郎 東京大学, 大学院総合文化研究所, 助手 (00272477)
• Keywords: 光トポグラフィ / 視覚野 / 新生児 / オキシヘモグロビン / デオキシヘモグロビン

Research Abstract

埼玉医科大学未熟児センターに入院し、症状の落ち着いたlow-riskの低出生体重児8例を対象に、修正週数38-43週目に両親のインフォームド・コンセントを得て実験を行った。後頭結節を中心に計測領域を設定し、この領域内に、各照射検出点間距離が15mmとなるように、光照射及び集光用のファイバーを8個設定し、光スイッチ及びマルチブレクサを用いた走査計測を行った。照射光はそれぞれ1.5及び3.5kHzで強度変調されている780mm及び830mmの2波長を用いた。集光された透過光はアバランシェフオトダイオードで検出し、2台のロックインアンプで同期検波され、2波長の透過光強度が同時に計測され、脳皮質部のHbの濃度変化を演算した。児は全て自然睡眠時の状態で光刺激を行った。しかし、実験中に刺激に関係なくHb濃度が自然に変化しているのが認められたので、刺激なしの状態の検討を行った。その結果、後頭部24ケ所での100秒間の各Hbの変化が検出された。全ての症例において、睡眠中に後頭葉では同期したOW一、DeoW-Hbの自発的な振動が見られた。振動の周期は11〜18秒、Oxy-、Deoxy-Hbの位相のずれは平均3.6から4.2ラジアンであり、Deoxy-HbがOxy-Hbに比べて少し遅れて逆位相で振動していた。
脳血流が自発的にゆっくりと振動していることが1990年代に入って報告されている。しかし、この振動はもっぱら心拍や呼吸との関係が検討されており、脳活動との関係を検討したものは少ない。一方我々の得た結果は、Oxy-Hbの増加に少し遅れてDeoxy-Hbが減少するというパターンであり、これはfunctional MRIの基本原理であるblood oxygenation level dependent contrast(BOLD効果)と一致するものであり、脳の活動が何らかの脳血流に影響を与えているものと考えられる。今後脳波等の関連を検討したいと考えている。

Research Products

• [Publications] Hiroshi Yamada: "A rapid brain metabolic change in infants detected by MRI"Neuroreport. 8・17. 3775-3778 (1997)
• [Publications] 小西行郎: "新生児・乳児の視覚のfMRI"Brain Medical. 11・3. 240-244 (1999)
• [Publications] Gentaro Taga: "Spontaneous of Oxy- and Deoxy-Homoglobin changes with phase difference over the occipial contrex of newborn infants using non-invasive optical topography"Neuroscience letter. (in press).