2022 Fiscal Year Research-status Report
Analysis of neural networks in brain shallow layer responsible for functional shift aiming at innovation of neurosurgery and neuroscience
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22K18397
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
中田 光俊 金沢大学, 医学系, 教授 (20334774)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠原 治道 金沢大学, 医学系, 客員教授 (20135007)
尾崎 紀之 金沢大学, 医学系, 教授 (40244371)
河崎 洋志 金沢大学, 医学系, 教授 (50303904)
堀 修 金沢大学, 医学系, 教授 (60303947)
中嶋 憲一 金沢大学, 先進予防医学研究科, 特任教授 (00167545)
木下 雅史 金沢大学, 医学系, 講師 (50525045)
中嶋 理帆 金沢大学, 保健学系, 助教 (60614865)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2026-03-31
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| Keywords | 脳可塑性 / 機能シフト / 脳解剖 / 脳科学 / 覚醒下手術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の機能は決められた場所に固定され動かないと考えられていた。我々は覚醒下脳手術を通して、脳内病変の進展に伴い本来の機能局在が移動する「機能シフト」と言われる現象を直接観察し報告してきた。これを来した場合、従来の機能領域を摘出しても障害は残らない。一方で、申請者らは大脳浅層を構成する脳回内に、隣り合う脳回及び同一脳回の神経線維が収束する円錐状の構造体を見出しcrossingと命名した。Crossingは片側大脳に200箇所程度点在し、これを起点とした網目状の神経ネットワークが形成されている。本課題では脳の根幹に迫る謎である「脳機能シフト」の構造的メカニズムをcrossingを主体とした解剖学的観点から解明することを目的とする。この研究により脳神経外科手術方針が変わり、脳科学研究への多大な貢献が期待できる。
本研究は脳浅層ネットワークを介した機能シフトのメカニズムを明らかにすることを目標とする。本研究は下記４つのステップでプロジェクトを展開する。1) 機能シフトの範囲と方向の同定、2) Crossingの形態的・組織学的結合解析、3) 機能的ハブ（動かない範囲）の同定、4) 機能シフトとCrossingの関連解析、最終的には脳可塑性メカニズムを軸とした新規脳神経外科治療コンセプトを確立する。
初年度は、ステップ1-3を実施した。ステップ1に関しては、言語機能を中心に解析を進め、機能シフトの方向、およびシフトの限界を同定した。現在は他の高次脳機能について検証中である。ステップ2については、形態的解析の準備段階としてマウスを用いて脳を透明化することに成功した。ステップ3については、脳浅層ネットワークのグラフ理論解析を用い、構造的ハブを同定した。なお、ステップ1-3は現在も研究進行中である。
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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
初年度は、ステップ1-3を実施した。ステップ1に関しては、言語機能について、覚醒下マッピング所見、安静時機能的MRI、画像統計解析を用いて、前頭言語野と側頭言語野の機能シフトの方向、およびシフトの限界を同定した。現在は他の高次脳機能について検証中であり、予備的データを得ている。ステップ2については、形態的解析の準備段階としてマウスを用いて脳を透明化し、神経線維を可視化することに成功した。ステップ3については、拡散テンソル画像を用いて脳浅層ネットワークを描出し、グラフ理論解析により構造的ハブを同定した（論文投稿準備中）。なお、ステップ1-3は現在も研究進行中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目は、ステップ1-3を継続して実施する。ステップ1に関しては、言語機能以外の高次脳機能についての検証を進める。なお、高次脳機能においては、機能局在が明確である運動・感覚・言語などとシフトの法則が異なる可能性がある。ステップ2については、マウスモデルで成功した脳の透明化技術を用い、Crossingの可視化を試みる。また、ヒト脳組織を用いた軸索染色を行い、crossing と神経線維の走行をマイクロレベルで観察し立体構造を把握する。ステップ3については、同定した構造的ハブの機能的役割の解明、構造的ハブと機能的ハブの関連を検証する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍で海外からの消耗品の発送が遅滞した。
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