2016 Fiscal Year Annual Research Report
ヒト脳における白質視覚経路と視覚情報処理の包括的解明
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15J00412
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
竹村 浩昌 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター 脳情報通信融合研究室, 特別研究員(SPD)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 拡散強調MRI / トラクトグラフィー / 白質 / 視覚 / 両眼立体視 / 心理物理実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２８年度は、当初より計画していた視覚処理に関わる白質線維束の種間比較を拡散強調MRIという同一の手法を用いた計測によって明らかにする研究を実施した。この結果、後頭葉の視覚処理に関わる線維束の種間類似性や、後頭葉と前頭葉を結ぶ経路の種差が明らかになった。さらに、拡散強調MRIデータが1881年にCarl Wernickeが行った古典的な成果を再現することも明らかにした。この成果は、神経科学研究の国際専門誌であるCerebral Cortex誌において原著論文として発表された。またアメリカ・イギリスのグループと共同で、拡散強調MRIを用いた白質線維束の分析技術の先端について総説論文を執筆し、Journal of Vision誌より出版した。
加えて、平成２８年度は共同研究を通じて以下の３つの成果を得た。第一に、大阪大学と共同で拡散強調MRI実験、定量的MRI実験および心理物理実験を行い、視覚処理に関わる白質線維束の組織構造と両眼立体視能力の個人差に関連が見られることを明らかにした。第二に、ヒトの頭頂葉の背側と腹側をむすぶ経路の位置や形状を平成２７年度に開発したアンサンブルトラクトグラフィー法を用いて解明した。この経路は、19世紀後半にHeinrich Sachsが死後脳で発見した経路と同一のものであるが、生きているヒトの脳でこれを再現することに成功した。第三に、頭頂葉と側頭葉を結ぶ白質線維束を同定し、この線維束の大きさや他の線維束との位置関係を評価する研究を行った。これら３つの成果について、神経科学の国際会議であるSociety for Neuroscienceにおいて研究発表を行った。ヒトを対象として計測された実験データを基にした研究発表にあたっては、プライバシー保護の観点から実験参加者を特定できる個人情報が資料上に現れないようにした。
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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
平成２８年度は研究が着実に進展し、当初から計画していた研究の成果がCerebral Cortex誌に原著論文として受理されるに至った。これに加えて、拡散強調MRIを用いた視覚系の研究に関する総説論文をJournal of Vision誌から出版した。さらに、大阪大学の大学院生と共同で定量的MRIを用いた実験を行い、視覚処理に関わる線維束の組織密度指標と認知機能（両眼立体視力）の間に関連があることを示唆する結果を得た。加えて、平成２７年度に開発したアンサンブルトラクトグラフィー法を用いて、京都大学と立命館大学との共同研究が発展し頭頂葉の白質線維束に関する成果を得た。また、インディアナ大学から訪問した大学院生と共同研究を行い、国際会議発表という成果を得るに至った。論文や学会発表という形で報告された成果以外にも、平成２８年度は脳磁図を用いた脳活動の計測など当初計画されていなかった研究にも進展が見られた。このことから、当初の計画の目標は既にほぼ達成されつつあり、かつ当初の計画になかった成果が得られつつあると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
おおむね当初計画された研究目標は達成されつつあるが、当初計画していた網膜疾患群を対象とした拡散強調MRIおよび定量的MRI研究については当初の予定よりも遅れている。疾患群を対象とした計測であるために、参加者の都合に合わせるため実験の実施スケジュールを柔軟に決定できなかったことが遅れの原因である。しかし東京慈恵会医科大学および玉川大学の協力を得て、平成２８年度には実験の実施において進展が見られたため、平成２９年度にはデータ解析を通じて研究成果が得られることが期待される。ヒトの白質線維束と脳情報の伝達速度・方向との関係を調べるため、時間解像度の高い脳磁図を用いた脳活動計測による予備的な研究を開始している。来年度に分析を本格化させ、白質線維束が脳情報伝達の方向性や時間的特性とどのように関わるかを分析する。平成２８年の７月には日本神経科学大会において、「ヒト計算神経解剖学の展開」というシンポジウムを主催し、海外からの演者４名を招聘した。招聘した研究者との議論を通じて将来的な共同研究の可能性についても示唆も得られたため、平成３０年度に国際的な共同研究を通じてさらに研究が進展することも期待される。
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[Journal Article] Occipital white matter tracts in human and macaque.2017
Author(s)
Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S.M., Sliwa, J., Ye, F.Q., Barnett, M.A., Leopold, D.A., Freiwald, W.A., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
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Journal Title
Cerebral Cortex
Volume: 27
Pages: 3346-3359
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The visual white matter: The application of diffusion MRI and fiber tractography to vision science.2017
Author(s)
Rokem, A., Takemura, H., Bock, A.S., Scherf, K.S., Behrmann, M., Wandell, B.A., Fine, I., Bridge, H. & Pestilli, F.
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Journal Title
Journal of Vision
Volume: 17
Pages: 4
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification of macaque vertical occipital fasciculus using diffusion MRI and tractography.2017
Author(s)
Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S.M., Sliwa, J., Ye, F.Q., Barnett, M.A., Leopold, D.A., Freiwald, W.A., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
Organizer
第1回国際磁気共鳴医学会日本支部学術集会
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[Presentation] Evidence for a direct white matter tract between human parietal and inferotemporal cortex.2016
Author(s)
Bullock, D., Moehlen, J., McPherson, B., Caiafa, C., Takemura, H. & Pestilli, F.
Organizer
Association for Psychological Science
Int'l Joint Research
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