2016 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) |
池田 昭夫 京都大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90212761)
辻本 悟史 京都大学, 情報学研究科, 准教授 (20539241)
國枝 武治 愛媛大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (60609931)
齊藤 智 京都大学, 教育学研究科(研究院), 教授 (70253242)
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 / 皮質電気刺激 / 皮質皮質間誘発電位 / 神経心理 / 機能代償 / デコーディング |
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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、に基づ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、昨年度、側頭葉前方領域の意味表象への特異性をRSA decoding解析により明らかにしたが、更に皮質脳波にsupport vector machineを用いた運動判別のdecodingを行い、言語機能脳波decoding解析への応用法を確立した(論文発表)。低強度刺激下の呼称課題による言語機能マッピング法を提唱し言語機能中核領域探索の臨床的有用性を示した(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4症例をまとめ、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を明らかにした(国内・国際学会発表、論文準備中)。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領野との結合様式を探索し標準脳での結合地図作成を推進した。覚醒下手術症例も蓄積し術中の皮質・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(国際学会発表、論文準備中)。腹側言語経路と対をなす背側経路に関して皮質・白質電気刺激による弓状束の言語機能解明研究を深化させた(論文発表)。
腹側言語経路に位置するてんかん焦点・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)をすすめ症例を蓄積した。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からの機能回復・代償機転の解明を推進した(国内・国際学会発表、論文準備中)。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課題を準備しており記録開始を予定する。
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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低強度刺激による側頭葉内の言語/意味認知機能の中核領域同定の国内学会発表、②前部側頭葉内の意味表象機能解明への新規デコーディング法確立の論文1本公開を行った。
(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国際学会にて発表した。言語脳内ネットワークの背側経路における機能解剖学的結合の解明を深化させ論文1本を公開した。呼称課題下の皮質脳波の脳律動解析による実効的結合性解析(Granger causality analysis)に着手した。
(C)経路障害後の機能代償機構解明:20 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完了した。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・国際学会で発表した。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症例を蓄積した。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):意味認知に関わる神経活動を記録する。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 と合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のGranger causality解析により実効的結合様式を明らかにし、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 |
fMRI検査に関しては研究に使用するMRI機器の入れ替えや課題作成のため研究が遅れている。対象症例でのfMRI記録が次年度予定となり、その関連の設備備品費・消耗品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（機器使用代、ヘリウム使用代など）の消耗品費を次年度に計画する。関連の解析用ワークステーションと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。あわせて、ミクロ・特殊マクロ電極関連の消耗品（電極）、および言語／意味認知課題下の神経活動の直接記録とデコーディング用のデータ保存用ハードディスク（設備備品費）を購入する。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）、また国内外共同研究者とのディスカッションを経て学術論文にまとめる（外国旅費、国内旅費、論文投稿費）。
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[Journal Article] Magnetoencephalography with temporal spread imaging to visualize propagation of epileptic activity2017
Author(s)
Shibata S, Matsuhashi M, Kunieda T, Yamao Y, Inano R, Kikuchi T, Imamura H, Takaya S, Matsumoto R, Ikeda A, Takahashi R, Mima T, Fukuyama H, Mikuni N, Miyamoto S
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Journal Title
Clinical Neurophysiology
Volume: 128
Pages: 734-743
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Clinical impact of intraoperative CCEP monitoring in evaluating the dorsal language white matter pathway2017
Author(s)
Yamao Y, Suzuki K, Kunieda T, Matsumoto R, Arakawa Y, Nakae T, Nishida S, Inano R, Shibata S, Shimotake A, Kikuchi, T, Sawamoto N, Mikuni N, Ikeda A, Fukuyama H, Miyamoto S
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Journal Title
Human Brain Mapping
Volume: 38
Pages: 1977-1991
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Neural pattern similarity between contra- and ipsilateral movements in high-frequency band of human electrocorticograms2017
Author(s)
Fujiwara Y, Matsumoto R, Nakae T, Usami K, Matsuhashi M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Miyamoto S, Mima T, Ikeda A, Osu R
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Journal Title
Neuroimage
Volume: 15
Pages: 302-313
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A novel LGI1 mutation in a Japanese ADLTE family2017
Author(s)
Fumoto N, Matsumoto R, Kawamata J, Koyasu S, Kondo T, Shimotake A, Kitamura K, Koshiba Y, Kinoshita M, Kawasaki J, Yamashita H, Takahashi R, Ikeda A
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Journal Title
Neurology and Clinical Neuroscience
Volume: 5
Pages: 44-45
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Phasic REM transiently approaches wakefulness in the human cortex - a single-pulse electrical stimulation study2017
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Kobayashi K, Hitomi T, Matsuhashi M, Shimotake A, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Mikuni N, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
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Journal Title
SLEEP
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Epileptic network of hypothalamic hamartoma: An EEG-fMRI study2016
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Sawamoto N, Murakami H, Inouchi M, Fumuro T, Shimotake A, Kato T, Mima T, Shirozu H, Masuda H, Fukuyama H, Takahashi R, Kameyama S, Ikeda A
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Journal Title
Epilepsy Research
Volume: 125
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Network specific change in white matter integrity in mesial temporal lobe epilepsy2016
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 Research
Volume: 120
Pages: 65-72
DOI
Peer Reviewed / 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: 55
Pages: 2605-2059
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] The ventral part of the anterior temporal lobe actively engages in Kanji word processing: a direct cortical stimulation study2016
Author(s)
Daifu M, Matsumoto R, Shimotake A, Kobayashi K, Ota M, Sakamoto M, Nakae T, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Takahashi R, Lambon Ralph MA, Ikeda A
Organizer
70th American Epilepsy Society Annual Meeting
Place of Presentation
Houston, USA
Year and Date
2016-12-02 – 2016-12-06
Int'l Joint Research
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[Presentation] Kanji word processing in the ventral anterior temporal lobe: a postoperative neuropsychological study in patients with temporal lobe epilepsy2016
Author(s)
Ota M, Shimotake A, Matsumoto R, Sakamoto M, Daifu M, Nakae T, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Lambon-Ralph MA, Ikeda A
Organizer
Annual Meeting of Society for Neuroscience (Neuroscience 2016)
Place of Presentation
San Diego, USA
Year and Date
2016-11-12 – 2016-11-16
Int'l Joint Research
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[Presentation] 日本語読みにおける側頭葉底面の前後方向の機能の相違：高頻度皮質刺激による研究2016
Author(s)
大封昌子, 松本理器, 下竹昭寛, 太田真紀子, 坂本光弘, 中江卓郎, 小林勝哉, 菊池隆幸, 吉田和道, 國枝武治, 髙橋良輔, M. A. L. Ralph, 池田昭夫
Organizer
第46回日本臨床神経生理学会学術大会
Place of Presentation
郡山
Year and Date
2016-10-27 – 2016-10-29
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[Presentation] Repeated, cortical stimulation can modify the wideband cortical activity correlates of interictal epileptiform discharge.2016
Author(s)
Nakatani M, Matsumoto R, Kobayashi K, Hitomi T, Inouchi M, Matsuhashi M, Kinoshita M, Kikuchi T, Yoshida K, Kunieda T, Takahashi R, Hattori N, Ikeda A
Organizer
第46回日本臨床神経生理学会学術大会
Place of Presentation
郡山
Year and Date
2016-10-27 – 2016-10-29
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[Presentation] 呼称課題を用いた低刺激強度皮質電気刺激の言語機能マッピングの有用性2016
Author(s)
下竹昭寛, 松本理器, 坂本光弘, 中谷光良, 太田真紀子, 小林勝哉, 菊池隆幸, 吉田和道, 國枝武治, 宮本享, 髙橋良輔, 池田昭夫
Organizer
第50回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
静岡
Year and Date
2016-10-07 – 2016-10-09
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[Presentation] 側頭葉底面前方領域切除による意味記憶の変容と機能可塑性の解明2016
Author(s)
太田真紀子, 松本理器, 下竹昭寛, 坂本光弘, 大封昌子, 中江卓郎, 菊池隆幸, 吉田和道, 國枝 武治, 宮本享. 髙橋良輔, M. A. L. Ralph, 池田昭夫
Organizer
第50回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
静岡
Year and Date
2016-10-07 – 2016-10-09
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[Presentation] Antero-posterior gradients exist in functional connections between human inferior frontal gyrus and middle&posterior temporal gyri. An intraoperative cortico-cortical evoked potential study2016
Author(s)
Nakae T, Matsumoto R, Kunieda T, Arakawa Y, Kobayashi T, Inada T, Takahashi Y, Nishida S, Inano R, Kobayashi K, Shimotake A, Matsuhashi M, Kikuchi T, Takahashi R, Ikeda A, Miyamoto S
Organizer
第39回日本神経科学大会
Place of Presentation
横浜
Year and Date
2016-07-20 – 2016-07-22
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[Presentation] Compensatory mechanisms of semantic- and kanji/kana word processing after resection of the anterior temporal lobe (in epilepsy surgery)2016
Author(s)
Ota M, Shimotake A, Matsumoto R, Sakamoto M, Daifu M, Nakae T, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Lambon-Ralph MA, Ikeda A
Organizer
第39回日本神経科学学会
Place of Presentation
横浜
Year and Date
2016-07-20 – 2016-07-22
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[Presentation] Functional connectivity from medial parietal cortex and superior parietal lobule: a cortico-cortical evoked potential study2016
Author(s)
Togo M, Matsumoto R, Takeyama H, Kobayashi K, Shimotake A, Usami K, Inouchi M, Nakae T, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
第39回日本神経科学学会
Place of Presentation
横浜
Year and Date
2016-07-20 – 2016-07-22
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[Presentation] Enhancement of coupling between slow waves and high gamma activities during slow wave sleep in human2016
Author(s)
Togawa J, Inouchi M, Matsumoto R, Matsuhashi M, Kobayashi K, Usami K, Hitomi T, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
第57回日本神経学会学術大会
Place of Presentation
神戸
Year and Date
2016-05-18 – 2016-05-21
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[Presentation] Advanced techniques in HFO analysis2016
Author(s)
Ikeda A
Organizer
Workshop HFOs and the Epileptogenic Zone, 11th Asian & Oceanian Epilepsy Congress (AOEC)
Place of Presentation
Hong Kong, China
Year and Date
2016-05-13 – 2016-05-16
Int'l Joint Research / Invited
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