2016 Fiscal Year Annual Research Report
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25282250
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
水谷 隆太 東海大学, 工学部, 教授 (70272482)
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2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 神経回路 / マイクロトモグラフィ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト脳の神経回路は、無数の神経細胞から構成されている。精神疾患は、この神経ネットワークの変化が原因である。ヒト脳の神経ネットワーク構造を健常例と疾患例で解析・比較すれば、疾患に特徴的な変化を明らかにできると考えられる。
研究代表者は、これまでヒト脳の神経ネットワーク構造を解析する研究を進めてきた。既に、Ｘ線マイクロトモグラフィ法を用いて、ヒト脳の神経回路が決定できることを報告している。本課題では、この方法を健常例および疾患例のヒト脳組織に適用し、神経ネットワーク構造を解析・比較することを目的とする。精神疾患に伴う変化を明らかにできれば、発症機構に基づいて治療法を確立するための重要な一歩となる。
疾患例に特徴的な構造の抽出を行うにあたっては、複数症例のヒト脳組織検体を重元素で標識して、解析に適した均一かつ精細な三次元像を得ることとともに、それら構造をトレースして、神経ネットワークを解析することが重要である。そこで本年度は、当初計画にはなかったが、米国アルゴンヌ国立研究所Advanced Photon Source (APS)においてPrincipal Investigatorとして測定課題を取得して放射光実験を行い、X線像データから三次元像を得た。また、これまで利用してきたSPring-8においても同様に測定課題を実施した。これらはそれぞれナノメータースケールあるいはマイクロメータ―スケールでの可視化を目的としたものである。得られた三次元像をもとに、専用のアルゴリズムを適用することで、神経ネットワークや毛細血管の構造モデルを構築した。解析については前年度までのデータも含めて研究を進めた。
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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
本年度は、複数症例での測定検体を準備し、研究計画に沿って2016年6月に米放射光施設APSでナノトモグラフィ実験を行い、また、9月には国内のSPring-8においても実験を行った。得られたデータをもとに、専用のアルゴリズムを組み込んだソフトウエアを用いてワイヤーモデルを構築し、ヒト脳組織の三次元構造を解析する研究を進めた。関連する申請者らによる研究成果は、マサチューセッツ工科大学傘下の団体が発行するMIT Technology Review誌上において、記事として紹介された（2016.9）。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究ではヒト検体を対象として、三次元構造の解析を行う。ヒト組織を研究で用いることに関しては、関連する医療機関・研究機関での臨床研究等に関する倫理審査を経て研究実施の認可を得ている。また、所属研究機関においては、ヒト検体を研究に用いることの倫理的事項を所管する委員会の審査を経て、研究の実施が認められている。今後も、これら審査で認められた内容に基づいて研究を進める。
本研究はヒト検体を用いることから、特に脳組織の部位や疾患に関する知識が求められ、疾患例の剖検検体の解析は、専門の知見に基づいて行う必要がある。また、Ｘ線像の撮像では、最新のＸ線光学系も適用する計画としている。このため、各分野を専門とする連携研究者あるいは海外の研究協力者の協力を得て研究を実施する。これまでの研究では共同して成果を得てきており、今後もこの関係を基盤とする。
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| Causes of Carryover |
概ね計画通りの予算執行ができたが、各種価格の変動等により次年度使用が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、国内外の放射光施設での測定実験や、これまで得られたデータの解析を進めるために予算項目を設定していく予定である。放射光実験を実施するための旅費や、測定の際の消耗品相当額の負担、あるいは、データ解析の際に必要となる記録媒体等で予算が切迫することが見込まれ、主にこれらの目的で有効活用する。
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Research Products
(7 results)
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[Journal Article] Estimating the resolution of real images2017
Author(s)
Ryuta Mizutani, Rino Saiga, Susumu Takekoshi, Chie Inomoto, Naoya Nakamura, Makoto Arai, Kenichi Oshima, Masanari Itokawa, Akihisa Takeuchi, Kentaro Uesugi, Yasuko Terada and Yoshio Suzuki
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Journal Title
AIP Conference Proceedings
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Nanotomography of brain networks2017
Author(s)
Rino Saiga, Ryuta Mizutani, Susumu Takekoshi, Motoki Osawa, Makoto Arai, Akihisa Takeuchi, Kentaro Uesugi, Yasuko Terada, Yoshio Suzuki, Vincent De Andrade, Francesco De Carlo
Organizer
American Physical Society, March Meeting 2017
Place of Presentation
Ernest Morial Convention Center, New Orleans, USA
Year and Date
2017-03-15 – 2017-03-15
Int'l Joint Research
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[Presentation] A METHOD FOR ESTIMATING SAMPLE IMAGE RESOLUTION2016
Author(s)
Ryuta Mizutani, Rino Saiga, Susumu Takekoshi, Chie Inomoto, Naoya Nakamura, Makoto Arai, Kenichi Oshima, Masanari Itokawa, Akihisa Takeuchi, Kentaro Uesugi, Yasuko Terada, and Yoshio Suzuki
Organizer
13th International Conference on X-Ray Microscopy
Place of Presentation
Oxford Univ, United Kingdom
Year and Date
2016-08-17 – 2016-08-17
Int'l Joint Research
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