2015 Fiscal Year Annual Research Report
脳とこころの科学的解明を加速する次世代磁気共鳴脳機能計測技術の創成
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26282223
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
劉 国相 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合通信研究センター脳機能計測研究室, 研究マネージャー (40358817)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 芳親 大阪大学, 免疫学フロンティア研究センター, 教授 (00174897)
西本 伸志 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合通信研究センター脳情報通信融合研究室, 主任研究員 (00713455)
黄田 育宏 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合通信研究センター脳機能計測研究室, 主任研究員 (60374716)
上口 貴志 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合通信研究センター脳機能計測研究室, 主任研究員 (80403070)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | fMRI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）平成27年度には動物による実験を開始した。tDCS(経頭蓋電気刺激)やtMS(経頭蓋磁気刺激)後の安静時機能画像も取得した。現時点においてもディフォルトモードネットワークを示唆する安静時脳活動や、従来とは異なる指標での神経線維拡散異方性が捉えられている。また、本研究の副次的成果として、経頭蓋電気刺激下安静時脳活動の計測が電気刺激のためのリード線配置によって擬陽性をもたらすことを定量的に示すことができた。
（２）MRIによる機能計測法の開発を進展させ、応用計測も行った。具体的には、新規機能計測用造影剤の開発評価、代謝ならびに構造の詳細な評価、中枢神経系疾患への自律神経系の寄与、脳内温度の臨床応用、MRIによるタイムラプス画像作成アルゴリズムの成果を論文として発表し、また、国内・国際学会において発表してきた。
（３）高磁場（7テスラ）MRIを用いて高解像度実験系を構築するための撮像手法の最適化を行った。fMRIを用いて1mm立方の解像度で視野マッピングを行い、構造画像から得られた皮質サーフェスへの投射を成功した。拍動などのわずかな動きを補正する方法とサブミリメートルオーダでの高精度な動き補正法も開発した。
（４）自然言語処理技術を用いた脳活動モデルを構築することで、従来のような事物（名詞）や動作（動詞）等で表現される主に客観的な脳内表象だけでなく、印象（形容詞）等を含む主観的な脳内表象を包含した脳活動モデル化及びデコーディング技術を開発した。
（５）超高磁場MRIにおいて拡散強調画像法を利用することで，神経活動をより直接的に計測する手法の開発を行った。従来のfMRIが主に灰白質の活動変化を計測するのとは対照に白質の変化をとらえたことに新規性がある。また，神経活動を直接計測することに使用する拡散強調画像を利用するにあたって，幾つかの撮像方法の比較・検討を行った。
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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
動物による実験の環境整備(動物の麻酔、手術、各種類撮像の最適化など）と基礎実験完了した。次年度からは具体的課題に取り込むことができる。
新規機能計測用造影剤の開発評価、代謝ならびに構造の詳細な評価方法確定した、また拡散強調画像法を利用し、神経活動をより直接的に計測する手法の有効性確認できた、次年度からはさらにその応用を広げることができる。
高磁場MRIを用いて高解像度実験系の問題点をいくつクリアした、さらに改善することで、従来できないサブミリメートルオーダのfMRI実験ができ、脳活動モデルの構築など脳科学の課題に取り込みたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）動物実験をさらに発展させる。今までの研究踏まえて異なる状態(電気刺激ありなし、一部組織摘出手術の前後、病気の回復過程）での脳構造、機能ネットワーク、水拡散特性などを計測により新たな課題に挑戦する。
（２）新規機能計測方法の開発を継続し、新たなバイオマーカーの検討を進める。特に神経線維で活動については計測方法をさらに改良し、拡散情報以外にも利用し、定量的かつ高感度で脳白質での活動を捉えるMRI方法の開発と生理的原理の解明に挑戦する。
（３）サブミリメートルオーダの高解像度でfMRI、特にpixel-wise fMRI可能にするため、新しいMR撮像シーケンスを開発し、GRAPPAなどファストイメージングとパーシャルFTなどSNRと解像能に影響のある技術を使わず、個別な実験課題の特徴にあわせるMR撮像と画像再構成方法を開発する。ヒト脳の視覚野なとでのミリメートル以下の微小な活動を捉えるかを確認する。
（４）自然知覚・認知下における脳内表象を可視化する技術、特に脳活動から形容詞等で表される主観的な表象も含めた意味知覚内容を解読・可視化する技術に大きな進展が見られてきた、今後も更なる脳内高次認知表象解明やその精緻化等を目指した発展に努める。
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| Causes of Carryover |
MRI実験者頭部固定器具の導入に使う予定でしたが、７T-MRIという超高磁場装置に適応する必要あるため、業者の選定に時間がかかり、今年度の予算実行ができませんでした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
導入する予定のMRI実験者頭部固定器具を製作できる業者が見つかったので、詳細な設計プランを議論してから、H28年度の予算合わせてより強度の高い固定器具を入手する。
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Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Mono- and dinuclear gadolinium(III) complexes of tris(4-carboxy-3-benzyl-3-azabutyl) amine: Synthesis and relaxation properties2016
Author(s)
Makita Y, Inoue M, Katayama N, Lee HH, Abe T, Inui-Yamamoto C, Mori Y, Yoshioka Y, Honda Y, Gamoh S, Shimizutani K, Fujiwara S, Ogawa A
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Journal Title
Polyhedron
Volume: 107
Pages: 148-152
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A Novel Peroxisome Proliferator-activated Receptor (PPAR)α Agonist and PPARγ Antagonist, Z-551, Ameliorates High-fat Diet-induced Obesity and Metabolic Disorders in Mice2015
Author(s)
Shiomi Y, Yamauchi T, Iwabu M, Okada-Iwabu M, Nakayama R, Orikawa Y, Yoshioka Y, Tanaka K, Ueki K, Kadowaki T
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Journal Title
J Biol Chem
Volume: 290
Pages: 14567-14581
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] SPIOを用いたループス腎炎の評価2015
Author(s)
陳挺, 森勇樹, 程振宇, Soyoung Lee, Barry Ripley, 岸本忠三, 乾千珠子, 多胡善幸, 吉田慎一, 大野工司, 吉岡芳親
Organizer
第43日本磁気共鳴医学会大会
Place of Presentation
東京,東京ドームホテル
Year and Date
2015-09-10 – 2015-09-12
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[Presentation] Visualization of Lupus Nephritis using SPIO2015
Author(s)
Chen T, Mori Y, Cheng Z, Lee S, Ripley B, Kishimoto T, Inui-Yamamoto C, Sugihara F, Kitagaki N, Tago Y, Yoshida S, Ohno K, Yoshioka Y
Organizer
The 23rd Annual Meeting of International Society for Magnetic Resonance in Medicine
Place of Presentation
Toronto, Canada
Year and Date
2015-05-30 – 2015-06-05
Int'l Joint Research
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