2021 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding the neural basis of resting-state functional MRI signal using Allen Brain database
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19K07797
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
住吉 晃 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 分子イメージング診断治療研究部, 主任研究員 (80612530)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 安静時機能MRI法 / コネクトーム / アレン脳科学研究所 / 血管造影法 / 神経回路モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
安静時機能MRI法では、安静時の脳機能画像を経時的に計測し、興味のある脳領域間の相関係数を算出する事で、脳領域間の結合性（コネクティビティ）を評価するが、しばしば問題となるのは、相関係数の値が神経科学的に何を意味するのか、という根本的な「問い」である。電気生理学的手法との同時計測例が報告されているが、電気生理信号と機能MRI信号との相関係数は低く（0.3以下）、神経科学的な裏付けが曖昧なまま使用されている。本研究では、安静時機能MRI法に代わる計測法として、高用量ガドリニウム造影剤を用いた血管造影法を提案した。本法では、造影剤投与前後の画像の強度比から局所の脳血管体積を推定するため、必ずしも歪みの大きい高速EPI撮像を必要とせず、形態画像レベルの高い空間解像度での画像取得が可能である。沖縄科学技術大学院大学に設置されている11.7-T高磁場マウス専用MRI装置を利用して、マウス生体における50ミクロンの空間解像度での血管造影法を確立し、血管径の大きな動脈や静脈の信号を排除して、エネルギー代謝が活発な脳微小血管領域のイメージングに成功した（2019-2020年度）。また、血管動態反応や造影剤に依存しない新たな計測法として、各種の定量MRI法の確立にも着手した。量研機構に導入された最新鋭の7.0-T高磁場MRI装置（4チャンネル高感度コイルが利用可能）を用いて、マウス脳局所の水拡散、化学交換、pH変化に基づく安静時機能MRI法の確立に成功した（2021年度）。アレン脳科学研究所から公開されている組織データベースと比較する事で、MRIデータの神経科学的な裏付け進め、グルタミン酸作動性、モノアミン作動性などの神経回路特異的なMR計測法の提案に繋げる予定である。
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