DfMRI analysis of brain activation patterns induced by odor stimulations

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19938
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Terasawa Hiroaki 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 教授 (10300956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉永 壮佐 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 講師 (00448515) ; 武田 光広 熊本大学, 大学院生命科学研究部(薬), 助教 (90508558) ; 釣木澤 朋和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (10716210)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: DfMRI / 嗅覚 / 脳・神経 / 拡散 / 機能的MRI

Outline of Final Research Achievements

This research project aims at an establishment of the analytical system to accurately identify mouse brain regions activated by odor stimulations, based on the diffusion fMRI (DfMRI) method, with the prospect to associate odorants and brain activation patterns with behaviors, emotions and physiological changes. As a result, the research environments for DfMRI were established. DfMRI, combined with the developed independent component analysis (ICA) method and the developed computer-controlled periodical odor exposure system, appeared to improve detection sensitivity of olfactory responses in the mouse brain.

Free Research Field

MRI

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において、嗅覚刺激による脳応答の情報を高感度で得るための基盤技術となるDfMRI-ICA法の開発を進めることができた。
今後、本技術を利用して、匂い―脳活性化パターン―行動・情動・生理変化の三者の対応付けが可能となる。この三者を対応付けした研究データを蓄積することにより、脳活性化パターンに基づいて、行動・情動・生理変化を予測するシステムの開発を進める。行動・情動・生理変化を誘導する匂い物質の獲得にもつながることが期待出来る。さらに、早期の認知症や新型コロナウイルス感染者において嗅覚機能に障害が生じるため、同定・取得した匂い物質を用いて、患者の嗅覚機能の診断や療養に応用できる可能性がある。