2015 Fiscal Year Research-status Report
脳内神経伝達物質の非侵襲ダイナミクス解析法-functional MRS-の確立
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15K01857
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| Research Institution | Advanced Telecommunications Research Institute International |
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Principal Investigator |
河内山 隆紀 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳情報通信総合研究所, 研究員 (90380146)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁気共鳴スペクトロスコピー法 / MRS / 機能的磁気共鳴スペクトロスコピー法 / fMRS / 磁気共鳴画像 / MRI / 脳機能計測 / 非侵襲的脳活動計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、非侵襲的に脳内の神経伝達物質や生化学的代謝産物を計測する方法である磁気共鳴スペクトロスコピー法（MRS）を用いてヒト脳機能を神経化学的な側面から評価するための技術開発を目指している。特にMRSを動的な神経化学的脳活動の計測に用いる機能的磁気共鳴スペクトロスコピー法（fMRS）の構築が目標である。研究期間中には、1. MRS時系列データ解析法の理論的・数学的定式化、2. ファントムやヒト被験者の実計測によるMRS時系列データのノイズ特性の解明、3. fMRS実験の最適実験計画の検討を行い、これらの検討結果を統合して4. fMRSの実用化を目指す。
平成27年度は、上記(1)～(3)の検討を開始した。ATR脳活動イメージングセンタのシーメンス社製MRI装置を用いてファントムとヒト被験者の実計測データを収集した。ファントムについては、濃度や物質の組成を変化させた全11種類を製作した。ヒト実計測では、計測データを解析法の構築と最適実験計画の検討の両方に利用できるように、先行研究で採用された異なる2種類の刺激提示方法を用いて視覚刺激実験課題遂行中の視覚野のMRS信号時系列データを収集した。またノイズ処理用の心拍・呼吸データを同時計測した。MRS時系列データ解析法は、汎用性と利便性を考慮してフリーソフトウエアとして定評のあるStatistical Parametric Mapping（SPM）とTARQUINに基づくこととし、数値演算プログラムのMATLAB を用いてプロトタイプ解析プログラムを作成した。現在、一部のファントムデータと被験者データの解析に着手しており、MRSノイズ特性の評価や解析パラメータの最適化を行っている。平成28年度は引き続き、fMRI実験に最適な実験計画法と解析手順について検討する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成27年度の研究計画では、MRS時系列データ解析法の理論的確立を行い、ファントムや被験者による実計測データを収集の後、MRS時系列データの物理的・生理的ノイズの評価、最適実験プロトコールの検討に着手することにしていた。
実績として、理論面の検討においては、SPMやTARQUINの利用に目処が立ち、独自の信号処理を加えたプロトタイプ解析プログラムの作成も完了した。同時にSPMとTARQUINの連携において、いくつかの技術的課題が判明した。解析法の構築に必要なファントムデータとヒト被験者データの収集について、ヒト被験者データは3名のデータ収集が完了した。ファントムデータは製作時間を要したため、評価に必要な11種類の作成は完了したものの、データ収集は1種類のみに留まった。ファントムのデータ収集が遅れているため、MRS時系列データの物理的・生理的ノイズの評価については、今年度は主として被験者データによる生理的ノイズの評価を開始しており、次年度以降にファントムデータの充実によって物理的ノイズ評価、総合的評価へと進めていく予定である。最適実験プロトコールの検討については、ヒト被験者データの収集に際して2種類の刺激提示方法を試みており、両者間での信号検出能力の比較検討を開始している。
いずれの工程も最終的な解析法や実験計画法の提案には至ってはいないが、順調にデータ収集を行い、様々な検討作業を開始できているという点でおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の研究実績をうけて、平成28年度も当初設定した研究目標及び計画に基づき研究を遂行する。具体的には、以下のような研究計画を予定している。
1. 計測を実施しているATR脳活動イメージングセンタのMRI装置が最新型にアップデートするため、一部データを再収集するとともに、アップデートによるデータ品質の改善を検討する。
2. ファントムデータの収集を継続する。被験者データを追加する。
3. MRS時系列データの物理的・生理的ノイズの評価や最適実験プロトコールの検討を継続し、その結果に基づいてプロトタイプ解析プログラムを更新する。今年度判明したSPMとTARQUINの連携における技術的問題の解決を図る。
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Research Products
(2 results)
