2015 Fiscal Year Annual Research Report
侵襲的脳活動計測・刺激介入による腹側言語経路の包括的解明
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26282218
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松本 理器 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (00378754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
國枝 武治 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (60609931)
池田 昭夫 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90212761)
齊藤 智 京都大学, 教育学研究科(研究院), 准教授 (70253242)
辻本 悟史 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20539241)
下竹 昭寛 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (80726000)
澤本 伸克 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90397547)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 腹側言語経路 / 意味認知機能 / 言語 / 事象関連電位 / 皮質電気刺激 / 皮質皮質間誘発電位 / 神経心理 / 機能代償 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
腹側言語経路の機能・解剖、病態下の代償機転の包括的解明、に基いて研究を推進した。術前評価に硬膜下電極を慢性留置した難治てんかん外科患者、腫瘍摘出に覚醒下手術を施行した患者で研究に同意を得た者を対象とした。腹側言語経路内の機能の解明に関しては、意味認知課題下の皮質電気刺激・事象関連電位記録から、側頭葉前部紡錘状回が意味認知の中核であることを明らかにした(論文発表、国内学会発表)。デコーディング新法の表象類似性分析（RSA）を初めて皮質脳波データに応用し、呼称課題において単試行レベルの意味記憶属性と皮質脳波の局所電場電位記録から、前部側頭葉内の意味表象の時間的空間的デコーディング法を確立し、底部前方領域における意味認知機能の特異性を示した(論文発表、国内学会発表）。漢字／かな読み課題に同期した皮質刺激介入研究では、症例を増やし、定量的な精神物理学的評価から、腹側経路前後方向の意味から形態認知への機能勾配の解明を推進した。
脳機能結合地図作成に関しては、対象症例を増やし、皮質皮質間誘発電位(CCEP)の計測から、腹側経路内と他の言語関連領野との結合様式を探索し、標準脳での機能的結合地図作成を推進した(国際学会、国内学会発表)。覚醒下手術症例を蓄積し、術中の皮質・白質の電気刺激から結合する前頭葉(腹外側領域）・側頭葉(中/下側頭回)の皮質を同定し、腹側経路内の前頭-側頭葉の結合地図を明らかにした（国内学会発表）。
てんかん焦点及び脳腫瘍の切除術前後の経時的な神経心理学的評価（意味認知課題、漢字・かな関連課題）を腹側言語経路切除例で施行した。切除部位と神経心理結果の対応から、腹側言語経路内の解剖学的機能同定と障害の機能回復・代償機転の解明を推進した(国内学会発表)。言語／意味認知課題下のfMRI記録に関しては、術前後の機能変容解明のための撮像は整備できており、順次記録開始の予定である。
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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
(A)機能の共通性・差異の解明（ハブ領域、機能勾配）： ①側頭葉前部紡錘状回の意味認知機能の中核であること、②表象類似性分析（RSA）による前部側頭葉内の意味表象の時間的空間的デコーディング法の確立、底部前方領域における意味認知機能の特異性について、論文2本公開および国内学会発表を行った。
(B)脳機能結合地図の作成：症例を蓄積し（25名超）、標準脳上での腹側経路の機能的結合地図作成を推進し、言語優位側下前頭回と外側側頭葉との機能的結合について学会発表した。
(C)経路障害後の機能代償機構解明、18 名を超える症例での神経心理検査評価中、対照の正常被験者20名以上の神経心理検査を予定、評価中である。収集したデータからてんかん症例の前部側頭葉切除前後における意味認知機能の機能代償機構について論文準備中である。漢字・かな機能については、前部側頭葉切除における機能評価・代償機転について国内学会で発表した。脳腫瘍症例において白質経路の切除も含む腹側言語ネットワークレベルでの意味認知機能の機能評価・代償機構についての発表を行った。今後、機能代償機構については、ネットワーク内の解剖的部位（皮質領野・白質線維束）や脳病態（てんかん・脳腫瘍）による差異の解明を目指す。
研究計画の上記3本柱それぞれで、研究実績に具体的に示したように、研究計画にそって、症例蓄積およびデータ解析、学会発表、論文公開を順次行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
A. 腹側言語経路内の機能の共通性・差異の解明（ハブ領域・機能勾配の解明）：意味認知にかかわる神経活動を記録する。頭蓋内ミクロ電極からの微小電場電位計測も開始する。計測データ(局所電場電位、高周波活動)からシステムレベル・局所レベルのデコーディング解析や領域間の実効的結合性解析を推進し、ネットワークのレベルの意味カテゴリ再現や機能連関の解明を試みる。電気刺激による介入研究症例を増やし、言語・意味記憶課題の入力モダリティ・属性への応答性から腹側経路内の皮質領野の機能の共通性・差異を明らかにする。研究B とあわせて、本経路内のハブ領域およびユニモーダル連合野（側頭葉外側上方の聴覚性、側頭葉下面の視覚性連合野）との機能勾配を明らかにする。ハブ領域に関しては、候補である側頭葉底部前方領域と中側頭部後方-角回領域の機能および皮質間結合様式の共通性・差異の解明を試みる。
B. 腹側言語経路の脳機能結合地図の作成：電気的線維追跡法(CCEP)による検討を行う症例数を蓄積し、標準脳上の腹側経路の機能結合地図完成を目指す。覚醒下手術中の白質線維束の電気刺激による言語機能・結合皮質同定も症例数を蓄積して、腹側経路の主要白質線維束(鉤状束・下前頭後頭束)の皮質結合部位を同定する。呼称課題下の皮質脳律動解析から実効的結合を明らかにし、方向性・因果性を加味した脳結合地図の作成を目指す。
C. 腹側言語経路障害後のシステムレベルの機能代償機転の解明：脳外科手術による腹側経路障害を有する患者の症例を増やす。ネットワークレベルの代償機転を神経心理的評価、fMRIで可視化して、左側頭葉前下方領域切除群、上記主要な線維束切断群、左中側頭部後方領域切除群の3群間の代償機転の共通性・相違を明らかにする。また、言語優位・非優位側の差異、病態（てんかん、脳腫瘍）による代償機転の相違についても可能な限り明らかにする。
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| Causes of Carryover |
撮像準備ができているfMRIの症例での記録が次年度予定になり、その関連の設備備品費・消耗品の購入が必要なため。また記録が遅れているミクロ電極記録開始も次年度に予定されその関連消耗品費の購入が必要なため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
言語／意味認知課題下のfMRI記録を行うにあたり、MRI関連（ヘリウム使用代など）の消耗品費を次年度に計画する。データ解析用ワークステーションおよびデータ保存用ハードディスク（設備備品費）購入を予定する。ミクロ電極関連の消耗品（電極）の購入、およびミクロ電極からの言語／意味認知課題下の神経活動の記録、デコーディングにあたり、データ保存用ハードディスク（設備備品費）をｆMRI用とあわせて購入を予定する。対照の正常被験者での神経心理検査、MRI撮像の謝金を、引き続き、予定する。得られた研究成果を国内外の学会で発表し（研究成果発表：外国旅費、国内旅費）、学術論文にまとめる（論文投稿費）。
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[Journal Article] Network specific change in white matter integrity in mesial temporal lobe epilepsy.2016
Author(s)
Imamura H, Matsumoto R, Takaya S, Nakagawa T, Shimotake A, Kikuchi T, Sawamoto N, Kunieda T, Mikuni N, Miyamoto S, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A.
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Journal Title
Epilepsy Res
Volume: 120
Pages: 65-72
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Paraneoplastic limbic encephalitis in human epidermal growth factor receptor-2-positive gastric cancer patient treated with trastuzumab-combined chemotherapy: case report and literature review.2016
Author(s)
Uneno Y, Yokoyama A, Nishikawa Y, Funakoshi T, Ozaki Y, Aoyama I, Yamaguchi D, Morita S, Mori Y, Kanai M, Kinoshita H, Inoue T, Sawamoto N, Matsumoto R, Matsumoto S, Muto M.
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Journal Title
Internal Medicine
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Direct exploration of the role of the ventral anterior temporal lobe in semantic memory: Cortical stimulation and local field potential evidence from subdural grid electrodes.2015
Author(s)
Shimotake A, Matsumoto R, Ueno T, Kunieda T, Saito S, Hoffman P, Kikuchi T, Fukuyama H, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A, Lambon-Ralph MA.
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Journal Title
Cereb Cortex
Volume: 25
Pages: 3802-3817
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Neural correlates of mirth and laughter: a direct electrical cortical stimulation study.2015
Author(s)
Yamao Y, Matsumoto R, Kunieda T, Shibata S, Shimotake A, Kikuchi T, Satow T, Mikuni N, Fukuyama H, Ikeda A, Miyamoto S.
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Journal Title
Cortex
Volume: 66
Pages: 134-140
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Sleep modulates cortical connectivity and excitability in humans: Direct evidence from neural activity induced by single-pulse electrical stimulation.2015
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Kobayashi K, Hitomi T, Shimotake A, Kikuchi T, Matsuhashi M, Kunieda T, Mikuni N, Miyamoto S, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A.
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Journal Title
Hum Brain Mapp
Volume: 36
Pages: 4714-4729
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Different Mode of Afferents Determines the Frequency Range of High Frequency Activities in the Human Brain: Direct Electrocorticographic Comparison between Peripheral Nerve and Direct Cortical Stimulation.2015
Author(s)
Kobayashi K, Matsumoto R, Matsuhashi M, Usami K, Shimotake A, Kunieda T, Kikuchi T, Mikuni N, Miyamoto S, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 10(6)
Pages: e0130461
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Network hyperexcitability in a patient with partial reading epilepsy: Converging evidence from magnetoencephalography, diffusion tractography, and functional magnetic resonance imaging.2015
Author(s)
Fumuro T, Matsumoto R, Shimotake A, Matsuhashi M, Inouchi M, Urayama S, Sawamoto N, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A.
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Journal Title
Clin Neurophysiol
Volume: 126(4)
Pages: 675-681
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Possible induction of multiple seizure foci due to parietal tumour and anti-NMDAR antibody.2015
Author(s)
Matsumoto R, Mikuni N, Tanaka K, Usami K, Fukao K, Kunieda T, Takahashi Y, Miyamoto S, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A.
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Journal Title
Epileptic Disord
Volume: 17(1)
Pages: 89094
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Proceedings of the Seventh International Workshop on Advances in Electrocorticography.2015
Author(s)
Ritaccio A, Matsumoto R, Morrell M, Kamada K, Koubeissi M, Poeppel D, Lachaux JP, Yanagisawa Y, Hirata M, Guger C, Schalk G.
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Journal Title
Epilepsy Behav
Volume: 51
Pages: 312-320
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Intracranially recorded ictal DC shifts and HFOs as surrogate markers of epileptogenicity in human focal epilepsy2016
Author(s)
aifu, M、 Inouchi, M、 Kanazawa, K、 Matsuhashi, M、 Inoue, T、 Kobayashi, K、 Shimotake, A、 Hitomi, T、 Matsumoto, R、 Kunieda, T、 Miyamoto, S、 Takahashi, R、 Ikeda, A
Organizer
International workshop on High Frequency Oscillations in Epilepsy
Place of Presentation
Freiburg, Germany
Year and Date
2016-03-10 – 2016-03-12
Int'l Joint Research
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[Presentation] Functional connectivity of the human entorhinal cortex: a cortico-cortical evoked potential study2015
Author(s)
Takeyama, H、 Matsumoto, R、 Kobayashi, K、 Usami, K、 Shimotake, A、 Kikuchi, T、 Kunieda, T、 Miyamoto, S、 Takahashi, R、 Ikeda, A
Organizer
第49回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
長崎
Year and Date
2015-10-30 – 2015-10-31
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[Presentation] Co-occurrence of slow shifts and high frequency oscillations(HFOs) in invasively recorded, interictal state: Is it called 'Red slow'?2015
Author(s)
Daifu, M、 Inouchi, M、 Inoue, T、 Kanazawa, K、 Matsuhashi, M、 Kobayashi, K、 Shimotake, A、 Hitomi, T、 Matsumoto, R、 Kunieda, T、 Miyamoto, S、 Takahashi, R、 Ikeda, A
Organizer
第49回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
長崎（長崎ブリックホール・長崎新聞文化ホール）
Year and Date
2015-10-30 – 2015-10-31
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[Presentation] Status epilepticus in the elderly in the super-aging society: clinical and EEG features and prognostic factors2015
Author(s)
Yoshimura H, Matsumoto R, Ishii J, Kono T, Hoshi T, Todo K, Kawamoto M, Ariyoshi K, Ikeda A, Kohara N
Organizer
31st International Epilepsy Congress
Place of Presentation
Istanbul, Turkey
Year and Date
2015-09-05 – 2015-09-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] Clinical implications of intraoperative CCEP monitoring in evaluating the white matter functional integrity of the dorsal language network2015
Author(s)
Matsumoto R, Yamao Y, Kunieda T, Arakawa Y, Shimotake A, Kikuchi T, Shibata S, Inano R, Sawamoto N, Ikeda A, Mikuni N, Miyamoto S.
Organizer
第38回日本神経科学大会
Place of Presentation
神戸（神戸コンベンションセンター）
Year and Date
2015-07-28 – 2015-07-31
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[Presentation] Long-term prognosis of smoldering autoimmune encephalitis2015
Author(s)
Matsumoto, R、 Kanazawa, K、 Togawa, J、 Hikiami, R、 Inoue, T、 Kobayashi, K、 Shimotake, A、 Sawamoto, N、 Takahashi, R、 Ikeda, A
Organizer
第56回日本神経学会学術大会
Place of Presentation
新潟(朱鷺メッセ)
Year and Date
2015-05-20 – 2015-05-23
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[Presentation] Importance of very low frequency EEG to evaluate VNS therapy of epilepsy2015
Author(s)
Borgil, B、Matsuhashi, M、Nakano, N、Iida, K、Katagiri, M、Shimotake, A、Matsumoto, R、Fumuro, T、Kunieda, T、Kato, A、Takahashi, Ryosuke、Ikeda, Akio
Organizer
第56回日本神経学会学術大会
Place of Presentation
新潟(朱鷺メッセ)
Year and Date
2015-05-20 – 2015-05-23
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