2011 Fiscal Year Research-status Report
高密度近赤外分光法を用いたリハビリテーション課題における脳機能ネットワーク解析
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23700597
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
浦川 将 富山大学, 大学院医学薬学研究部(医学), 准教授 (30445811)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | 近赤外分光法（NIRS） / リハビリテーション / 前頭前野 / 運動 |
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| Research Abstract |
脳の前方に位置する前頭前野領域を詳細に解析することを目的とした、新しいヘッドキャップの開発を行った。近赤外分光法による脳機能測定には光ファイバーを用いるが、従来よりも高密度に配置することで空間分解能が上昇する。研究実施計画どおり初年度において、従来の方法に比して２倍の密度に光ファイバーを設置するヘッドキャップを作成した。制作に当たっては、島津製作所の3次元デジタイザーにより各プローブ位置が実際の脳表においてどの部位に相当するか確認しながら行った。これにより、運動野・前運動野・補足運動野・前補足運動野・背外側前頭前野・前頭極などの前頭前野各領域をカバーし、さらに脳活動を詳細に測定可能な新しいヘッドキャップを得ることが出来た。ヘッドキャップ制作と並行して、リハビリテーション課題遂行時の脳活動の解析を行った。リハビリテーション課題では、ある程度の困難を伴う動作を繰り返し行うことで脳機能を再教育し、新たな動作獲得を図る。このような動作課題としてペグ動作を用い、手指巧緻動作時の被験者脳活動を測定した。巧緻動作の繰り返しにより、パフォーマンスの向上がもたらされるが、この上達がよくみられる被験者と、あまり上達しない被験者に分かれる。このような被験者ごとの上達の個人差と、前頭前野（特に前頭極）の脳活動が相関していることがわかった。すなわち、より巧緻動作の上達がみられた被験者ほど、前頭前野の脳活動が上昇することが明らかとなった。この内容を含め、前頭前野の脳活動に関する研究結果を学会で発表した。
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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
初年度の第一目的は、高密度に光ファイバを設置したヘッドキャップを測定することであった。このヘッドキャップでは、前頭前野領域へ高密度に光ファイバを配置するために測定可能な脳の領域が限定されてしまい、無駄のない的確な光ファイバの空間配置が求められた。このため数名の被験者において、実際に各チャネルが脳のどの部位に相当するかを確認しながら、空間配置を決定した。また、高密度に配置したことで従来のヘッドキャップよりも測定時にアーチファクトが混入する可能性が考えられたため、より安定した測定を目指してヘッドキャップの素材、固定ベルト等の工夫による改善を図った。これにより、高い空間分解能をもち詳細な脳機能測定が可能なヘッドキャップが完成した。
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| Strategy for Future Research Activity |
リハビリテーションに関する手指巧緻動作課題や、認知行動中の前頭前野各領域の脳機能を測定する。また、高密度ヘッドキャップを用いて脳各部位における詳細な神経活動を解析し、脳機能結合を検討する。脳機能結合を解析する手法は、独立成分分析法を活用する。測定機器由来のアーチファクトは高周波の周波数成分が多く、生体由来のアーチファクトとして心拍成分は1 Hz程度、呼吸は約0.3 Hzとされ、脳活動成分を含む周波数帯として0.01-0.1 Hzの帯域を独立成分分析法を利用して測定する。独立成分分析法の解析は、島津製作所社製測定・解析ソフトNIRStaion OMM-3000に装備されている。安静時・手指巧緻動作課題時の脳機能結合パターンを各被験者ごとに抽出し、設定した脳関心領域（シード）の経時的信号変化と相関する領域を相互相関解析により解析する（seed correlation analysis, Zhang et al, NeuroImage 51, 2010）。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
脳機能解析のためのソフトウェア購入費、学会発表のための旅費等として研究費を使用する。
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