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2017 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of neural mechanisms of emotion generation and emotion regulation in the social brain with HD-DOT and fMRI

Research Project

Project/Area Number 26280050
Research InstitutionHamamatsu University School of Medicine

Principal Investigator

星 詳子  浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 教授 (50332383)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 精山 明敏  京都大学, 医学研究科, 教授 (70206605)
谷川 ゆかり  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, 研究グループ長 (20344202)
川口 拓之  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, 研究員 (60510394)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords感情 / ヘモグロビン / 皮膚血流 / NIRS / 社会脳
Outline of Annual Research Achievements

高密度拡散光トモグラフィ(HD-DOT)システムを構築するために、従来の照射―受光間隔 (SD)=30 mmに加えて、15 mm, 33.5 mm, 42.5 mmの組み合わせを持つホルダー(倍密度ホルダー)を作成し、脳波電極設置法の10-20 方式によるC3を中心にホルダーを設置して、指タッピング試験による脳活動の変化に伴う脳血流変化を酸素化Hbを指標として計測した。指タッピングは、20秒間の安静をはさんで左手で20秒間タッピング(1ブロック)を行い、合計5ブロック行った後、右手でもタスクを5ブロック行った。第1ブロック開始1分前から第10ブロック終了20秒後まで、連続して多チャンネル連続光型近赤外線装置(FOIRE, Shimadu)で計測し、通常のSD = 30 mmの場合と倍密度計計測の場合のトポグラフィと、後者によるトモグラフィ結果を比較した。トポグラフィでは皮膚血流の影響が大きく計測部位全体で血流増加を認めたが、トモグラフィではより限局した領域で血流増加を認め、トモグラフィの有用性を確認した。
これまで、報告者らは同側の指タッピングの脳賦活部位が、対側の場合と比較してやや前方腹側であることを確認しているが、今回はトポグラフィでもトモグラフィでも確認することができなかった。トモグラフィは、正則化因子によって再構成画像が大きく異なるが、今回は2つの正則化因子の場合でのみ逆問題を解いており、より適切な正則化因子を見出す必要があることが示唆された。
また、定量的評価を行うために、8チャンネル時間分解計測システム(TRS-80, Hamamatsu Photonics)で指タッピング試験中に計測し、拡散理論に基づく解析によってHb変化量を定量的に評価した。最大変化率は約13.7 %で、PETによる脳血流変化率が10 %あることから、時間分解計測の定量計測の妥当性が確認された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 8 results,  Invited: 6 results)

  • [Int'l Joint Research] Physikalisch-Technische Bundesanstalt(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Physikalisch-Technische Bundesanstalt
  • [Int'l Joint Research] Politecnico di Milano(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      Politecnico di Milano
  • [Journal Article] 光脳機能イメージング2018

    • Author(s)
      星詳子
    • Journal Title

      高次脳機能障害のrehabilitation

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

  • [Journal Article] Light propagation model of titanium dioxide suspensions in water using the radiative transfer equation.2017

    • Author(s)
      Fujii H, Yamada Y, Hoshi Y, Okawa S, Kobayashi K, Watanabe M.
    • Journal Title

      React Kinet Mech Cat

      Volume: 123 Pages: 439-453

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s11144-017-1328-2

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 近赤外光を用いた次世代生体イメージング:拡散光・蛍光・光音響トモグラフィー2017

    • Author(s)
      大川晋平、石原美弥、西村吾朗、星詳子
    • Journal Title

      計測と制御

      Volume: 56 Pages: 863-868

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of light and sound on the prefrontal cortex activation and emotional function: A functional near-infrared spectroscopy study.2017

    • Author(s)
      Hori S、Mori K、Mashimo T、Seiyama A
    • Journal Title

      Front Neurosci

      Volume: 11 Pages: 321

    • DOI

      10.3389/fnins.2017.00321

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] What is the primary bottle neck in developing diffuse optical tomography?2018

    • Author(s)
      Hoshi Y
    • Organizer
      Inverse Problems and Medical Imaging 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Estimation of optical properties of the cerebral tissue by femotosecond time-resolved spectroscopy.2018

    • Author(s)
      Hoshi Y
    • Organizer
      The 17th Conference on Peace through Mind/Brain Science
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ヒト生体光イメージング2018

    • Author(s)
      星詳子
    • Organizer
      第11回超領域研究会
    • Invited
  • [Presentation] Non-contact time-domain imaging of functional brain activation and heterogeneity of superficial signals.2017

    • Author(s)
      Wabnitz H, Mazurenka1 M, Di Sieno L, Contini D, Dalla Mora A, Farina A, Hoshi Y, Kirilina E, Macdonald R, Pifferi A
    • Organizer
      ECBO 2017 (European Conference on Biomedical Optics)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Time-domain diffuse optical tomography of thyroid grand.2017

    • Author(s)
      Hoshi Y
    • Organizer
      14th International conference on Photonics and Imaging in Biology and Medicine
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Estimation of optical properties of biological tissues: A critical factor for quality of reconstructed DOT images.2017

    • Author(s)
      Hoshi Y, Tanikawa Y, Kawaguchi H, Machida M, Okada E
    • Organizer
      CME 2017 (the 11th ICME international conference on complex medical engineering)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A tailor-made probe holder to fix the posture of the anterior neck in diffuse optical tomography.2017

    • Author(s)
      Kawaguchi H, Tanikawa Y, Okadaa E, Hoshi Y
    • Organizer
      ICO-24 (The 24th congress of the international commission for optics)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Time-resolved measurement for the estimating of optical properties of cerebral tissue and tissue-like phantom.2017

    • Author(s)
      Tanikawa Y, Hoshi Y, Okada E, Machida M, Kawaguchi H, Nemoto M, Kodama T, Watanabe M
    • Organizer
      ICO-24 (The 24th congress of the international commission for optics)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Estimation of optical properties of rat and monkey brains from in situ femtosecond time-resolved measurements.2017

    • Author(s)
      Hoshi Y, Tanikawa Y, Kawaguchi H, Machida M, Okada E
    • Organizer
      A3 Workshop on applied inverse problems and related topics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] fNIRS信号の生理的・物理的意味2017

    • Author(s)
      星詳子
    • Organizer
      日本心理学会第81回大会
  • [Presentation] 前頸部における拡散光トモグラフィのためのテイラーメイドファイバホルダ.2017

    • Author(s)
      川口拓之、谷川ゆかり、岡田英史、星詳子
    • Organizer
      第56回日本生体医工学会大会
  • [Presentation] 情動計測とバイオフィードバック2017

    • Author(s)
      精山明敏
    • Organizer
      第45回 日本バイオフィードバッ ク学会 学術総会 技能師資格認定講習会

URL: 

Published: 2018-12-17  

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