2020 Fiscal Year Research-status Report
包括的機能マッピングによる漢字・仮名読みの脳内神経基盤の解明
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19K17033
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
下竹 昭寛 京都大学, 医学研究科, 特定助教 (80726000)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 漢字 / 仮名 / 日本語 / 言語 / 事象関連電位 / 皮質電気刺激 / 皮質皮質間誘発電位 / 機能代償 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、漢字・仮名の「読み」の機能に着目し、関連する脳内機能領野の対応の解明のため研究を推進した。術前評価に硬膜下電極を慢性留置した難治てんかん外科患者で研究に同意を得た者を対象とした。漢字／仮名読み課題に同期した皮質刺激介入を症例5例を検討し、定量的な精神物理学的評価から、側頭葉底部前後方向に意味から形態認知への機能勾配を明らかにした（論文準備中）。漢字読みに関連して高頻度電気刺激による言語マッピングの結果より、側頭葉底面言語野の脳回ごとの機能分化、及びコア領域を明らかにした（国際学会発表、論文準備中）。皮質電気刺激による言語機能マッピングにおける脳内の機能解剖連関について漢字読み・仮名読みを含む言語機能の領野毎の機能の相違を示した(国内学会発表)。関連する領野間の脳機能結合地図の作成のため、電気的白質線維追跡法（皮質皮質間誘発電位 CCEP）によるネットワークマッピングの症例を追加解析した。漢字・仮名読みを含む言語ネットワークにおいて前頭葉・側頭葉の機能結合様式を明らかにした（論文発表）。言語ネットワークの動態解析として、呼称課題下の皮質脳波に自然言語処理を応用し、言語情報と皮質脳波データの言語関連領域間のコヒーレンス解析により、単語レベルの意味情報から脳内での結合形式を推定し、各脳波律動ごとの有用性と動態を明らかにした（論文発表）。11例の難治側頭葉てんかん患者において、側頭葉前方領域の切除前・後 1週間、1か月、6か月、1年と経時的な漢字・仮名読みを含む神経心理課題を行い、正答率およびエラー内容の検討し、特に漢字の読みが側頭葉前方領域の意味記憶に基づくことを明らかにし、引き続き論文準備を進めている。
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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
A. 漢字・仮名の読みの脳内領野の必須機能部位同定：硬膜下電極留置の患者において、SALA失語症検査をもとに作成した漢字・仮名の読み課題下の高頻度皮質電気刺激介入による言語優位半球側頭葉の底部の前後方向の機能勾配について論文準備中である。また特に漢字読み・仮名読みを含む皮質電気刺激による脳機能マッピングの脳内関連領野での機能相違について国内学会にて発表を行った。電極留置中のビデオ記録から日常内での読み動作時脳波律動を用いる自然行動解析に着手した。
B. 関連領野間の機能的結合地図作成：日本語の読みに関連する皮質間の機能的結合の結合地図作成を推進し、症例を蓄積している。言語優位側前頭葉と側頭葉の機能的結合について論文発表した。呼称課題下の皮質脳波データの言語関連領域間のコヒーレンス解析により、単語レベルの意味情報から脳内での結合形式を推定し、各脳波律動ごとの脳内結合動態を明らかにし論文発表した。
C. 日本語読み関連機能の回復機構・脳機能可塑性の解明：漢字・かなの読み機能について、脳機能外科術後に経時的(1週間、1か月、6か月、1年)に評価を行い、回復の変容・脳機能可塑性について、研究を推進した。てんかん外科症例の前部側頭葉切除前後における漢字・かな関連の脳機能含む意味記憶の機能代償機構について論文準備を進めている。
研究計画の上記3研究項目それぞれで、研究実績に具体的に示したように、研究計画にそって、症例蓄積およびデータ解析、学会発表を順次行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
電気生理学的手法を中心に神経機能画像、神経心理学的手法を組み合わせ日本人特有の漢字・仮名読みの脳内処理機構の共通性・差異を、読み機能システムの探索から解明する。以下の研究3項目A-Cを目的にかかげ研究を引き続き推進する。
A. 漢字・仮名の読みの脳内領野の必須機能部位同定：
硬膜下電極留置の患者において、漢字・仮名読み関連の課題にて、課題中の①皮質脳波律動を直接記録し、誘発反応を認める電極の探索から機能関連領野を同定、②高頻度皮質電気刺激による詳細な機能評価(=必須部位同定)を行う。高頻度皮質電気刺激介入では課題遂行の状態を計測し、精神物理的評価（正答率・反応時間・エラーの内容）による定量的解析を行う。事象関連誘発電位のデータは、加算波形解析、認知関連の高周波γ活動解析に加え、デコーディング手法を用いて脳活動と相関する漢字・仮名読み機能構成要素を推定する。電極留置中のビデオ記録からの日常の読み動作時の脳波律動を用いる自然行動解析を進める。
B. 関連領野間の機能的結合地図作成：上記A.で同定される皮質への刺激による皮質皮質間誘発電位（CCEP）の計測の症例数を蓄積し、漢字・仮名読み機能関連皮質間の機能的結合を方向性を含めて明らかにし、機能野結合地図を作成する。
C. 日本語読み関連機能の回復機構・脳機能可塑性の解明：脳機能外科手術による漢字・かな読み関連の症状を有する症例を蓄積する。術前・術後において、神経心理課題、解剖的MRIを行い、切除皮質の脳機能を推定する。術後経時的に評価を行い、機能回復の変容・脳機能可塑性を明らかにする。
研究項目A、B、C で得られた結果を、電極位置情報、切除部位解剖情報を標準脳(MNI)上座標に集約し、これまでの脳損傷研究、機能画像研究との比較を行う。得られた結果を取りまとめ学会発表、論文にまとめていく。
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| Causes of Carryover |
（理由） 頭蓋内電極留置に関して、使用する深部電極がリコールされ、コロナに影響もあり、問題解決に時間がかかっており、使用再開が遅れており、症例蓄積も延期になっており、次年度に関連消耗品費を使用するため
（使用計画）
頭蓋内電極（ステレオ脳波用の深部電極）に関連する消耗品費を次年度に計画する。神経活動（皮質脳波）記録データ、神経心理検査データの保存用ハードディスク（設備備品費）購入を予定する。得られた研究成果を国内外の学会で発表し（研究成果発表：外国旅費、国内旅費）、学術論文にまとめる（論文投稿費）。
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[Journal Article] Cortico-cortical evoked potential by single-pulse electrical stimulation is a generally safe prcedure2021
Author(s)
Katsuya Kobayashi, Riki Matsumoto, Kiyohide Usami, Masao Matsuhashi, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
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Journal Title
Clin Neurophysiol
Volume: 132
Pages: 1033-1040
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Frequency-dependent cortical interactions during semantic processing: an electrocorticogram cross-spectrum analysis using a semantic space model.2021
Author(s)
Sato N, Matsumoto R, Shimotake A, Matsuhashi M, Otani M, Kikuchi T, Kunieda T, Mizuhara H, Miyamoto S, Takahashi T, Ikeda A.
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Journal Title
Cereb Cortex
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Engagement of cortico-cortical and cortico-subcortical networks in a patient with epileptic spasms: An integrated neurophysiological study2020
Author(s)
Takeshi Inoue, Katsuya Kobayashi, Riki Matsumoto, Morito Inouchi, Masaya Togo, Jumpei Togawa, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Masao Matsuhashi, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Hisashi Kawawaki, Nobukatsu Sawamoto, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
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Journal Title
Clin Neurophysiol
Volume: 131
Pages: 2255-2264
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Connectivity Gradient in the Human Left Inferior Frontal Gyrus: Intraoperative Cortico-Cortical Evoked Potential Study2020
Author(s)
Takuro Nakae, Riki Matsumoto, Takeharu Kunieda, Yoshiki Arakawa, Katsuya Kobayashi, Akihiro Shimotake, Yukihiro Yamao, Takayuki Kikuchi, Toshihiko Aso, Masao Matsuhashi, Kazumichi Yoshida, Akio Ikeda, Ryosuke Takahashi, Matthew A Lambon Ralph, Susumu Miyamoto
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Journal Title
Cereb Cortex
Volume: 30
Pages: 4633-4650
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 生物・非生物の視覚刺激は脳後方で異なる神経活動伝播をもたらす2020
Author(s)
宇佐美 清英, 松本 理器, Anna Korzeniewska, 下竹 昭寛, 中江 卓郎, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, 高橋 良輔, Nathan Crone, Lambon Ralph Matthew, 池田 昭夫
Organizer
第50回日本臨床神経生理学会学術集会
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[Presentation] Anatomo-functional characteristics of the basal temporal language area: density mapping analysis in the MNI standard space2020
Author(s)
Kento Matoba, Riki Matsumoto, Akihiro Shimotake, Takuro Nakae, Hisaji Imamura, Masaya Togo, Yukihiro Yamao, Kiyohide Usami, Takayuki Kikuchi, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Ryosuke Takahashi, Susumu Miyamoto, Akio Ikeda
Organizer
Society for the Neurobiology f Language
Int'l Joint Research
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[Presentation] てんかん外科の皮質電気刺激による言語機能マッピングにおける機能解剖連関の検討2020
Author(s)
尾谷 真弓, 松本 理器, 下竹 昭寛, 坂本 光弘, 中江 卓郎, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, Lambon Ralph Mathew, 宮本 享, 高橋 良輔, 池田 昭夫
Organizer
第50回日本臨床神経生理学会学術集会
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