磁気刺激および電流分布イメージングによる脳機能ダイナミックスの研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12002002
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 上野 照剛 東京大学, 大学院・医学系研究科, 教授 (00037988)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯本 真人 東京大学, 医学部・附属病院, 助手 (30240170) ; 岩坂 正和 東京大学, 大学院・医学系研究科, 講師 (90243922) ; 伊良皆 啓治 東京大学, 大学院・医学系研究科, 助教授 (20211758)
• Keywords: fMRI / 電流分布MRI / 脳磁図 / 磁気刺激 / インピーダンスMRI / 脳機能計測 / 生体磁場影響

Research Abstract

本研究は、脳機能ダイナミックスの解明のため、脳神経の局所的磁気刺激による脳神経活動の制御、及び新しい手法による神経電流活動の電流分布イメージングや脳磁図・脳波計測により、高時間分解能、高空間分解を有する新しい脳機能ダイナミックスイメージング法を構築し、神経電磁気現象に関する様々な脳機能情報を解析して、脳機能の動的機構の解明に迫る脳機能研究法および脳機能診断技術の確立を目指すものである。
本年度の研究目的は、脳神経を多点で効果的に磁気刺激出来るような磁気刺激装置の基本設計を行うとともに、脳機能ダイナミックスイメージングのイメージング部分の柱となる、MRIを用いた電流分布MRI、およびインピーダンスMRIの手法を開発することである。また、強磁場、およびパルス磁場の安全性に関しても検証していく。
電流分布MRIは、1.5TのMRI装置を用いてヒトの感覚野や運動野のイメージングに成功している。現在、新しく導入した動物用4.7T MRIにより高時間分解能、高空間分解能の手法の開発に取り組んでいる。インピーダンスMRIは、高周波(RF,radio frequency)での磁気共鳴周波数でのインピーダンス断層像は鮮明に得られているが、低周波数のインピーダンス画像はまだ満足のいくものが得られていない。
また、磁気刺激においては、頭皮上2点で連続磁気刺激可能な装置の開発に取り組んでいる。基本設計は終了し、試作を行っている。
強磁場の生体影響に関しては、8Tの磁場の中で骨芽細胞に平行に配向し、さらに長期暴露することにより磁場方向に平行に石灰化が生じることがわかった。

Research Products

• [Publications] S.Ueno: "Principle and horizons of magnetic resonance imaging"Advances in Electromagnetic Fields in Living System. Vol.3. 39-71 (2000)
• [Publications] K.Iramina: "Effects of repetation rate of electric stimulation on MEG and fMRI signals"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.37(In Press). (2001)
• [Publications] R.Liu: "Calculating the activating function of nerve excitation in inhomogeneous volume conductor during magnetic stimulation using the finite element method"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.36 No.4. 1796-1799 (2000)
• [Publications] G.Tsurita: "Biological and morphological effects on the brain after exposure of rats to a 1439 MHz TDMA Field"Bioelectromagnetics. Vol.21. 364-371 (2000)
• [Publications] M.Iwasaka: "Aggregation of blood platelets in static magnetic fields"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.36 No.5(In press). (2000)
• [Publications] S.Uchida: "Current Source Imaging for High Spatial Resolution Magnetocardiography in Normal and Abnormal Rat Cardiac Muscles"Journal of Applied Physics. Vol.87,NO.9. 6205-6207 (2000)
• [Publications] S.Uchida: "A comparison of iterative minimum norm estimation and current dipole estimation for magnetic field measurements from small animals"IEEE Transactions on Magnetic. Vol.3,No5(In press). (2000)
• [Publications] M.Iwasaka: "Magnetically distributed activity of immobilized catalase on an electrode in Hydrogen-Peroxide buffer"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.37(In Press). (2001)
• [Publications] 伊良皆啓治: "FMRIおよび脳磁図による体性感覚誘発反応計測-電気刺激の刺激強度の違いによる影響-"日本応用磁気学会誌. 24. 931-934 (2000)
• [Publications] 吉村裕: "ラット頭部の酸素化・脱酸素化ヘモグロビンに対する直流磁場効果"日本生体磁気学会論文誌. Vol.12 No.2. 39-46 (2000)
• [Publications] 内田誠也: "左冠状動脈閉塞モデルラットの心磁図と心ベクトルについて"日本応用磁気学会誌. 24. 935-938 (2000)