統合失調症の脳局所／領域間ネットワーク病態についての機能的コネクトームMEG研究

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K19748
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 武井 雄一 群馬大学, 医学部附属病院, 講師 (30455985)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 脳磁図 / ネットワーク / 安静時 / 統合失調症

Outline of Annual Research Achievements

本年は安静時MEGデータの解析手法の確立するため、予備的に取得した健常者30例を対象にソースレベル解析を行い、global network解析、local network解析の確立に取り組んだ。
global network解析を行うに当たって、Hippら（2012）の手法を参考にした。各個人のRawデータについて、ソースレベル解析を行い、20484部位のデータを得た。計算量を削減するため、固有値分解を行い、20484部位の時系列データを68部位のデータに代表させる処理を行った。各周波数帯域でバンドパスフィルターを行った後、Hilbert変換を行い、エンベロープを取得した。この過程でMEG解析特有の問題であるsource leakageを直交化により回避した。得られた各脳領域のエンベロープ組み合わせについて、ピアソンの相関係数を計算し、global networkのコネクティビティーの指標とした。結果、安定したコネクティビティー値を得るためには、ソースレベル解析を行う前の、前処理において独立成分分析を用いて、ECG、EOG、Jumpノイズをしっかり取り除くことが重要であることが確かめられた。また被験者全体での加算平均では、比較的安定したネットワークであるVisual network、Somatosensory network、Auditory networkについては、α帯域、β帯域を中心に左右対称にネットワークを形成している様子が観察された。
またlocal network解析については、tortら(2010)の手法を参考にし、phase amplitude couplingをlocal networkの指標とした。後頭部を関心領域としたPACの計算では、α帯域の位相とγ帯域の振幅が高い結合をしていることが確認出来た。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究計画通り、本年度の課題であった健常者における安静時のネットワークの解析法について検討を行い、global network、local networkの結果について検証を行えたため。

Strategy for Future Research Activity

健常者患者について、MEGデータの計測を実施し、平成28年度に確立したによる機能的コネクトームの評価法を用いて、local networkおよびglobal networkについての関連性について検討する。特にまだ健常者においても解明されていないlocal networkとglobal networkの安定性についての解明を目指す。対象は健常者40名とし、年齢、性差、Cambridge Neuropsychological Test Automated Battery (CANTAB) で評価した認知機能、IQとの関連を検討する。

Research Products

• [Journal Article] Neural oscillations in the temporal pole for a temporally congruent audio-visual speech detection task. (2016)
  • Author(s): Ohki T, Gunji A, Takei Y, Takahashi H, Kaneko Y, Kita Y, Hironaga N, Tobimatsu S, Kamio Y, Hanakawa T, Inagaki M, Hiraki K.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 29 Pages: 37973
  • DOI: 10.1038/srep37973
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Familial Influences on Mismatch Negativity and Its Association with Plasma Glutamate Level: A Magnetoencephalographic Study in Twins. (2016)
  • Author(s): Nishimura Y, Kawakubo Y, Suga M, Hashimoto K, Takei Y, Takei K, Inoue H, Yumoto M, Takizawa R, Kasai K.
  • Journal Title: Mol Neuropsychiatry Volume: 2 Pages: 161-172
  • DOI: 10.1159/000449426
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ワーキングメモリー課題中のオシレーション活動と神経伝達物質の関係についての検討-MEGとMRSによるマルチモダリティ研究 (2016)
  • Author(s): 武井雄一, 藤原和之, 田川みなみ, 笠木真人, 高橋由美子 加藤隆, 茂木智和, 鈴木雄介, 桜井敬子, 山口実穂, 廣永成人, 飛松省三, 成田耕介, 福田正人
  • Journal Title: 第３１回日本生体磁気学会大会論文集 Volume: 29 Pages: 101
• [Journal Article] 視線の注意定位効果に対する表情の影響－MEGによる検討－ (2016)
  • Author(s): 山口 実穂, 武井 雄一, 加藤 隆, 田川 みなみ , 笠木 真人, 福田 正人
  • Journal Title: 第31回日本生体磁気学会大会論文集 Volume: 29 Pages: 106
• [Journal Article] 脳磁図を用いた統合失調症の安静時神経ネットワークの研究 (2016)
  • Author(s): 田川みなみ, 武井雄一, 笠木真人, 高橋由美子, 加藤隆, 藤原和之, 茂木智和, 鈴木雄介, 桜井敬子, 山口実穂, 福田正人
  • Journal Title: 第31 回日本生体磁気学会大会論文集 Volume: 29 Pages: 121
• [Journal Article] The inhibition/excitation ratio related to task-induced oscillatory modulations during a working memory task: A multtimodal-imaging study using MEG and MRS. (2016)
  • Author(s): Takei, Y Fujihara, K Tagawa, M Hironaga, N Near, J Kasagi, M Takahashi, Y Motegi, T Suzuki, Y Aoyama, Y Sakurai, N Yamaguchi, M Tobimatsu, S Ujita, K Tsushima, Y Narita, K Fukuda, M
  • Journal Title: Neuroimage Volume: 218 Pages: 302-315
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2015.12.057
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Resting state large scale network analysis of MEG data using self-organizing map (2016)
  • Author(s): Yuichi Takei, Ayaka Kosuda, Minami Tagawa, Masato Kasagi, Masato Fukuda, and Yoichi Seki
  • Organizer: GUMI & AMDE 2016
  • Place of Presentation: 群馬
  • Year and Date: 2016-12-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 近赤外線スペクトロスコピィNIRSを用いた月経周期および周産期に伴う内分泌学的変化と脳機能変化の検討 (2016)
  • Author(s): 高橋 由美子, 武井 雄一, 田川 みなみ, 笠木 真人, 櫻井 敬子, 宮田 茂雄, 峯岸 敬, 福田 正人
  • Organizer: 第14回日本周産期メンタルヘルス学会
  • Place of Presentation: 大分
  • Year and Date: 2016-11-19
• [Presentation] 認知行動療法のパニック障害への有効性の脳基盤についてのNIRS縦断研究 (2016)
  • Author(s): 小野樹郎， 武井雄一， 三浦あやか， 草野建祐， 林若穂， 平野かほり， 櫻井敬子， 高嶺朋三， 村山侑里， 青山義之， 成田耕介， 福田正人
  • Organizer: 第46回日本臨床神経生理学会学術大会
  • Place of Presentation: 郡山
  • Year and Date: 2016-10-27
• [Presentation] The relationship between neurotransmitters and task-induced oscillatory modulations during working memory task (2016)
  • Author(s): Yuichi Takei, Kazuyuki Fujihara, Minami Tagawa, Masato Kasagi, Yumiko Takahashi, Yutaka Katou, Tomokazu Motegi, Yusuke Suzuki, Noriko Sakurai, Miho Yamaguchi, Naruhito Hironaga, Syozo Tobimatsu, Kosuke Narita, and Masato Fukuda
  • Organizer: Biomag 2016
  • Place of Presentation: Seoul
  • Year and Date: 2016-10-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 自閉症スペクトラム障害を有する摂食障害の行動療法の検討 (2016)
  • Author(s): 福田雄太郎 、武井雄一、林若穂、小野樹郎、福田正人
  • Organizer: 東京精神医学会第107回学術集会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2016-07-16
• [Presentation] ワーキングメモリー課題中のオシレーション活動と神経伝達物質の関係についての検討-MEGとMRSによるマルチモダリティ研究- (2016)
  • Author(s): 武井雄一, 藤原和之, 田川みなみ, 笠木真人, 高橋由美子 加藤隆, 茂木智和, 鈴木雄介, 桜井敬子, 山口実穂, 廣永成人, 飛松省三, 成田耕介, 福田正人
  • Organizer: 第31回日本生体磁気学会大会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2016-06-09
• [Presentation] 視線の注意定位効果に対する表情の影響－MEGによる検討－ (2016)
  • Author(s): 山口 実穂, 武井 雄一, 加藤 隆, 田川 みなみ , 笠木 真人, 福田 正人
  • Organizer: 第31回日本生体磁気学会大会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2016-06-09
• [Presentation] 脳磁図を用いた統合失調症の安静時神経ネットワークの研究 (2016)
  • Author(s): 田川みなみ, 武井雄一, 笠木真人, 高橋由美子, 加藤隆, 藤原和之, 茂木智和, 鈴木雄介, 桜井敬子, 山口実穂, 福田正人
  • Organizer: 第31回日本生体磁気学会大会
  • Place of Presentation: 金沢
  • Year and Date: 2016-06-09