2018 Fiscal Year Annual Research Report
Quantification and prediction of information transmission efficiency in the human brain
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17H04684
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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機能解析研究室, 研究員 (50631313)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 白質 / 拡散強調MRI / 定量的MRI / 誘発脳磁場 / ミエリン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成３０年度は、拡散強調MRIおよび定量的MRIを用いて計測した視放線の構造データから、MEGを用いて計測した視覚誘発脳磁場のピーク潜時を予測する分析を実施し、国際会議(Organization for Human Brain Mapping年次大会）および国内学会（日本神経科学学会）での発表を行った。また、視覚系における白質線維束の構造特性を調べる研究をさらに進めた。具体的には、ヒト視覚野の白質線維束の構造特性と両眼立体視機能の関係を調べる研究を実施し、PNAS誌に原著論文として報告した。さらにグレンジャー因果解析を用いてMEGデータ（視覚誘発脳磁場）を解析する研究を進め、背側視覚野と腹側視覚野の間の信号伝播が主観的視知覚の成立に寄与していることを明らかにし、神経科学分野の国際会議(Society for Neuroscience）で発表した。MEG計測によって観測される後頭葉アルファ波の特性と白質線維束の構造データの関係を分析する研究を実施し、国内学会（日本視覚学会）での発表を行った。
一連の研究計画の基盤となる計測・解析技術である拡散強調MRI法およびトラクトグラフィー法の進展や解釈、解剖学的研究との関連について英文での総説論文の執筆を行い、Neuroscience Research誌より出版した。また、拡散強調MRIを用いた脳ネットワークの解析技術に関する和文での総説論文を２報出版した。
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
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していたMEGおよびMRI実験およびデータ解析が順調に進み、MRIによる視覚白質線維束の構造データからMEGデータで得られる応答潜時データを予測する研究の成果を国際会議で発表するに至った。そのほかにも、視覚白質線維束のデータを分析する研究で進展が得られ、原著論文を出版するに至っている。大阪大学の大学院生との研究が順調に進展しているため、平成３０年度以降も複数の研究成果が得られることが大いに期待できる。
また平成３０年度はdMRIデータ解析に関する総説論文を出版し、査読者との議論を経てトラクトグラフィーによる解析における解剖学的妥当性・統計学的妥当性に関するガイドラインを発表するに至った。このため平成３１年度以降は確立した分析法に基づいて、信頼性の高い成果がさらに得られることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究でMRI計測から得られる複数の組織構造に関する指標(Fractional Anisotropy, Quantitative T1など）が異なる傾向を示すこと、また視覚誘発脳磁場のピーク潜時の予測において異なるMRI指標がそれぞれ相補的な役割を示すことが分かってきている。MRI指標と情報伝達効率の関連の生物学的基盤をさらに理解するため、視覚障がい症例を対象としたMRI実験を実施し、先行する病理学的研究の比較からそれぞれのMRI指標の生理学的解釈をさらに検討する。また、現状のdMRI撮像法では視放線のデータは安定的に取得できるものの、より初期の視神経などの線維束のデータを計測することが難しい。このため、readout-segmented EPI法など異なる撮像方法を用いた予備実験を実施することで、潜時の予測にさらに寄与する情報を得ることができるかを検討する。また、MRI計測で得られている視放線のデータには、外側膝状体と一次視覚野を結ぶフィードフォワード経路以外の軸索が混在している可能性があり、こうした軸索の存在が視覚誘発脳磁場の予測精度を弱めている可能性がある。このため、死後脳を対象とした解剖学的データの解析を通じて、MRI計測で推定された視放線領域の中にどのようなタイプの軸索が存在しているのかを明らかにし、拡散強調MRIデータの解釈の精度を高める。
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