Understanding the neural basis of resting-state functional MRI signal using Allen Brain database

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K07797
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 51010:Basic brain sciences-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Sumiyoshi Akira 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

We report here in vivo 50-micron cerebral blood volume (CBV) mapping of the mouse brain using intraperitoneal injection protocol of gadolinium-based contrast agent. Based on k-means clustering we identified different vascular clusters that separately range from macro- to micro-vasculature. The CBV map demonstrated layer-dependent macro- and micro-vascular densities in the cortex where different cortical regions exhibited different vascular patterns. The CBV map also identified different vascular densities and patterns in the hippocampus. These results suggest that CBV map would be a useful and alternative tool that assesses brain function and metabolism at extremely high spatial resolution.

Free Research Field

脳機能イメージング

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の狙いは、ガドリニウム製剤のドラッグリポジショニング（既存薬再開発）とも言える。ガドリニウム製剤は、すでにヒトでの安全性や薬物動態の試験が行われているため、動物での有効性が確認出来れば、ヒトへの検証実験へと移行しやすい。本研究を通して、脳機能評価にガドリニウム製剤がどの程度寄与出来るのか、今後の指針となるような有益な基礎データを蓄積出来た。本研究を更に発展させて将来的な臨床応用が期待される。