2018 Fiscal Year Annual Research Report

Development of MRI based bio-markers for the potential use in personalized therapy for brain injury patients

Research Project

Project/Area Number	15K19829
Research Institution	Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
Principal Investigator	笠原和美 (疋島和美) 沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 特別研究員 (30706164)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2019-03-31
Keywords	MRI / 可塑性 / Diffusion Tensor Imaging / 拡散スペクトラムイメージング / 白質微細構造 / 軸索 / 髄鞘
Outline of Annual Research Achievements	リハビリテーションなどの長期的な訓練によって、脳機能が回復すると共に脳皮質の体積が増加し、脳白質の異方性が上昇する。一方で、このような訓練による脳機能の回復効果や構造変化には、個人差があり、十分な効果が得られない場合が存在する。加えて、これらの個人差がどのような現象に起因しているのか、生物学的な機序は明らかでない。誰もが訓練に応じた効果を得るためには、リハビリテーションによって、「何が」「どのように」変化するのか、その個人差を明らかにする必要があると考えた。そこで、本研究では脳白質の構造変化に着目し、脳白質の微細な構造変化を評価できる「神経細胞構造MRI」の開発を目的として研究を行っている。本年度は、昨年度までに実験を終了した24匹のマウスの解析に従事した。神経細胞の微細構造には、拡散現象が寄与するため、Diffusion Tensor Imaging（DTI：拡散テンソルイメージング）を用いた解析が一般的に実施されている。本研究ではさらに、Diffusion Spectrum Imaging（DSI:拡散スペクトラムイメージング）を新たに導入し、軸索や髄鞘の構造に迫る解析を実施した。別課題で実施したfunctional MRI(fMRI：機能的磁気共鳴画像）では、2ヶ月間に渡る長期的な訓練によって、ドーパミン神経核と視床の機能的連絡が高まっていた。同様に、本研究のDTI及びDSIでも視床周辺の白質において、構造連絡が上昇する傾向があった。この傾向は、特に軸索方向で観察された。一方、これらの解析において、ノイズや偽陽性の可能性がある信号変化が存在した。今後はノイズ除去等の解析をさらに実施し、長期訓練による白質構造変化について、論文の執筆を行う。