2020 Fiscal Year Research-status Report
７テスラ超高磁場 MRI による in vivo 大脳皮質分節マッピング法の開発
| Project/Area Number |
19K22985
|
|---|
| Research Institution | National Institute for Physiological Sciences |
|---|
Principal Investigator |
福永 雅喜 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 准教授 (40330047)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅田 雅宏 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 教授 (60223608)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Keywords | 髄鞘密度 / 大脳皮質 / 7テスラMRI / 皮質分節 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
レイヤーレベルの大脳皮質髄鞘密度を反映するMyeloarchitectonic imaging法の開発と、個人脳データに基づく脳アトラス構築のために、1)皮質内髄鞘分布を高度に反映する定量的磁化率画像および緩和画像の開発、2)細胞微細形状計測に特化した拡散画像法の開発と7テスラ超高磁場MRIへの導入、3)定量的磁化率画像、緩和画像および拡散画像から髄鞘密度分布様態を画像化、4)Myeloarchitectonic imagingによる大脳皮質髄鞘密度分布解析と皮質分節再構築の4課題を計画した。今年度は、昨年度に続き、大脳皮質微細髄鞘構造描出に関する技術的基盤整備を実施した。大脳皮質内の髄鞘微細構造描出に応用する磁化率効果に鋭敏な周波数画像および磁化率画像において、高感度化のために多チャンネルアレイコイルを利用する際の各エレメントから得られる複素信号の合成の制度改善のために、Computationally Efficient Combination of Multi-channel Phase Data From Multi-echo Acquisitions (ASPIRE) シーケンスを導入した。また、皮質内拡散情報収集のための拡散強調MRIのエンコードスキームとしてDiffusion Spectrum Imaging(DSI)を導入し、1.5mm istoropic voxel にて203軸のMPG印可方向を持つプロトコールを作成し、皮質内拡散パラメータの算出に適用した。これらの基盤技術をもとにヒト計測を進める予定であったが、新型コロナウイルス感染症拡大に伴い、ヒトを対象とする実験に制限を受けたため、麻酔下マカクサルおよびその固定脳を対象に計測パラメータの最適化と実計測を実施した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度までに、大脳皮質内の髄鞘微細構造描出に応用するグラディエントエコーパルスシーケンス、拡散強調エコープラナーイメージングシーケンスの開発、導入および各種アーチファクト補正のための画像処理パイプライン構築は当初の計画通り順調に進んでいた。これらの計測系を用いたヒト計測実験の結果をもとにさらなる改良を予定していたが、新型コロナウイルス感染症拡大に伴い、ヒト被験者をリクルートする様式での脳計測実験が著しく制限を受ける状況が続いたため、ヒト in vivo 実験を対象とする定量的磁化率画像・緩和画像計測および細胞微細形状計測を反映する拡散画像計測による皮質内髄鞘分布画像の計測に遅滞が生じた。ヒト実験が困難であった期間、動物実験実施は制限を免れたため、マカクサルを対象とした in vivo 実験および長時間の計測時間を要する ex vivo 固定脳を対象とする計測実験の頻度を増やすことで、研究計画の遅延を吸収すべく取り組んだが、年度内にヒト実験の遅滞分を吸収する事が困難であったため、当初２年間の計画であった研究期間の１年延長を申し出て受理された。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、レイヤーレベルの大脳皮質髄鞘密度を反映するMyeloarchitectonic imaging法の開発と、個人脳データに基づく脳アトラス構築のために、1)皮質内髄鞘分布を高度に反映する定量的磁化率画像および緩和画像の開発、2)細胞微細形状計測に特化した拡散画像法の開発と7テスラ超高磁場MRIへの導入、3)定量的磁化率画像、緩和画像および拡散画像から髄鞘密度分布様態を画像化、4)Myeloarchitectonic imagingによる大脳皮質髄鞘密度分布解析と皮質分節再構築の4課題を実施する。今年度は、技術的な検討およびマカクサルを対象とした in vivo および ex vivo 計測実験は、概ね計画通りの進捗であったが、新型コロナウイルス感染症拡大に伴いヒト計測実験に遅れが生じた。次年度は、今年度実施が困難であった日と計測実験を推進、複数のMRI画像モダリティを組み合わせることによるマルチパラメトリッククラスタリングを適用し、大脳皮質区分への最適化を実施する。ヒト生体を対象に髄鞘密度分布様態の画像化を試みると共に、マカクサルおよび組織学的対応付けが可能となるサル固定脳データとの検証を行う。以上の過程により確立したMyeloarchitectonic imaging法を用いて、個人脳を対象とした大脳皮質髄鞘密度分布解析を実施する予定である。
|
| Causes of Carryover |
今年度は、新型コロナウイルス感染症拡大に伴い、ヒトを対象とする実験に大きく制限を受けたため、ボランティアデータの収集を予定通り進めることが困難であった。これらのことから、当初２年間の計画であった実験期間の１年延長を申し出て受理された。本来、ボランティア実験に充当を予定していた被験者謝金、ヒト収集データの解析のための実験・解析補助への謝金に余剰が生じたため次年度に繰り越すこととした。技術的問題にて実験が遅れているわけではないため、新型コロナウイルスに伴う行動制限の状況を確認しつつ、実験を推進する予定である。
|
Research Products
(22 results)
-
-
-
-
-
-
-
-
[Journal Article] Differences in fractional anisotropy between the patients with schizophrenia and healthy comparison subjects2020
Author(s)
Koshiyama D, COCORO, Fukunaga M, Okada N, Morita K, Nemoto K, ..., Hashimoto R, Takahashi T, Hori T, Nakataki M, Onitsuka T, Holleran L, Jahanshad N, van Erp TGM, Turner J, Donohoe G, Thompson PM., Kasai K, Hashimoto R
-
Journal Title
Molecular Psychiatry
Volume: 25
Pages: 697～698
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
-
-
[Journal Article] Promoter Activity-Based Case-Control Association Study on SLC6A4 Highlighting Hypermethylation and Altered Amygdala Volume in Male Patients With Schizophrenia2020
Author(s)
Ikegame T, Bundo M, Okada N, Murata Y, Koike S, Sugawara H, Saito T, Ikeda M, Owada K, Fukunaga M, Yamashita F, Koshiyama D, Natsubori T, Iwashiro N, Asai T, Yoshikawa A, Nishimura F, Kawamura Y, Ishigooka J, Kakiuchi C, Sasaki T, Abe O, Hashimoto R, Iwata N, Yamasue H, Kato T, Kasai K, Iwamoto K
-
Journal Title
Schizophrenia Bulletin
Volume: 46
Pages: 1577～1586
DOI
Peer Reviewed / Open Access
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
