2017 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, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 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, 先導的学際研究機構, 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, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 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, 脳情報通信融合研究センター脳機能解析研究室, 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 |
安静時のみならず電気刺激下でも撮像を行い、刺激に対応する脳活動を捉えることができたため、疼痛モデルのサルを対象とした安静時での機能画像からは、ネットワーク解析によって疼痛に関連ある神経回路が同定された。
ヒトの誘電率と等価なジェルを用いて脳内でのRF波分布を安全に変化させる実験を行い，fMRI計測に適した頭蓋内RF磁場分布を得るための基礎的検討を行なった．
高分解能fMRIを効率よく行なうため、「block-interleaved segmented EPI」を提案し、ボクセルサイズ0.6mmでのfMRI実験において脳活動を示唆するBOLD信号が確認できた。この成果の一部は国際磁気共鳴医学会（ISMRM2018）に発表する予定である。このシーケンスを構造画像の撮像に応用し、機能画像と歪みの程度がまったく同等で、かつ白質・灰白質コントラストに優れる画像を得ることができた。この画像は機能画像との重ね合わせ表示に有用で、国際ヒト脳機能マッピング学会（OHBM2018）にその成果の一部を発表する予定である。
超高磁場MRIにおいて血流変化ではなく，より直接的に神経活動を計測する手法の開発を行っている。MRSによる神経伝達物質の定量化と脳内温度の計測，拡散強調画像による水の拡散変化の計測を行っている。これらの成果を国内・国際学会において発表した。また、脳活動の定量モデル化を介して、動画等を視聴中のヒト脳活動から物体・動作・印象などの多様な知覚内容を約1万語の単語の形で推定する技術を開発した。
実験データは、個人が特定できる情報や、性別や年齢などの情報も個人が特定されることのないように留意した。被験者に関わる情報（パーソナルデータ）の取り扱いにおいては、当機構内規定を遵守し、被験者の人権に配慮した。
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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
高分解能fMRIのために独自に開発したMRI撮像シーケンスはSNRが高く、従来方法では撮れない有効な脳活動信号を取得できる、世界で始めてボクセルサイズ0.6mmでのfMRI実験を成功させた。この技術を進歩させ、従来のｆMRI法では観察出来ない詳細な脳活動を観察できると期待できる。被験者によっては、視覚野におけるコラム配列の活動信号が確認できている。また、MRSによる神経伝達物質の定量化と脳内温度の計測，拡散強調画像による水の拡散変化の計測など、従来のBOLDではない脳活動信号を捕らえる方法で実験を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
疼痛モデルのサルを対象とした安静時での機能画像からは、ネットワーク解析によって疼痛に関連ある神経回路が同定し、さらに詳細な解析を行なっていく。、
空間分解能の限界および歪みや信号欠損の問題を回避できるマルチショットEPI法のパルスシーケンスにさらにマルチバンド機能を追加し、またパラレルRF送信技術を利用するMRI撮像を開始する。局所励起技術を実現することによって、従来よりも空間分解能と高時間分解能の高いEPIの撮像が可能となる。さらに、磁化率の違いに由来するMR信号の減衰を減軽すると期待できる。MRI撮像中のRF波照射に伴う被験者の安全を確保するため、撮像対象の温度上昇をモニタリングできるシステムを開発する。
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| Causes of Carryover |
（理由）本研究はMRI撮像中のRF波照射に伴う被験者の安全を確保するため、撮像対象の温度上昇をモニタリングできるシステムを開発することになった、MRI装置の中でも温度を測れる高精度光ファイバー温度計と特殊ファントムを導入する予定でしたが、高精度光ファイバー温度計の納品は年度内に出来なかったため、次年度使用額が生じた。
（使用計画）あらたな方法を考案すると同時に、同性能の光ファイバー温度計を提供できる業者を探す。
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Research Products
(13 results)
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[Presentation] Feasibility of 1H-MRS brain temperature map to detect hemodynamic abnormality in patients with unilateral chronic major cerebral artery steno-occlusive disease2017
Author(s)
NanbaT, Ogasawara K, Nishimoto H, Ishigaki D, Yoshioka Y, Murakami T, Sasaki M, Kobayashi M, Yoshida K, Uwano I, Fujiwara S, Terasaki K, Ogawa A
Organizer
The 25th Annual Meeting of International Society for Magnetic Resonance in Medicine, Honolulu, HI, USA
Int'l Joint Research
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