2015 Fiscal Year Annual Research Report
ハイブリッド技術とリアルタイム処理による機能ダイナミクスの解明
Publicly Offered Research
| Project Area | Understanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions |
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| Project/Area Number |
15H01657
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
鎌田 恭輔 旭川医科大学, 医学部, 教授 (80372374)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | High gamma activity / electrocorticogram / awake craniotomy / 脳表電位 / 機能読み取り / 脳血流 / 蛍光画像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳機能マッピングは、運動・言語機能である。申請グループはリアルタイム高周波律動(High Gamma activity: HGA)マッピングをベッドサイドのみならず、覚醒下手術への応用に成功した(Ogawa, 2014, 2016)。報告したリアルタイムマッピングは20秒間の安静・課題時の平均を表示していたが、各視覚提示に合わせてトリガーを付して、視覚刺激毎の脳皮質電位(ECoG)による解析を行いはじめた。また、運動野上に留置した高密度ECoGからモーションキャプチャー装置により各手指のポーズを読み取り、精確な運動反応の検出、これを用いたロボットアームの操作を行う。細かいhand poseの読み取りは、より高密度電極による詳細なデコーディングを試行する。また、HGAのみならず、他周波数を含め読み取りのためにColor-coded mappingを含む多次元のデータ解析を行う。さらに術中HGAマッピングと皮質-皮質誘発電位(CCEP)計測により、聴覚刺激誘発側頭葉HGAと同部位刺激による前頭葉言語野を同定できる”Super-passive mapping”法を報告した(Tamura,2016)。上述したが、複数の周波数帯域と高密度電極（倫理員会承認済み）を用いて、ECoGによる精度の高いデコーディングを行う。覚醒下手術中にはリアルタイムECoGマッピングに加え、申請者が開発した脳表血流計測システムで、言語課題遂行時の血流変化を捉える。この血流変化と同課題機能的MRIの比較により機能的MRIが血液量、血流、流速変化が関与しているが解明できる。てんかんによるslow dynamicsの画像化と臨床応用、腫瘍性病変による精確な脳機能マッピング、機能ネットワーク、複数帯域の周波数変化、血流計測により機能的MRI信号の原理を解明に貢献できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
提示刺激とトリガーの間に16msecほどの遅れがあることが判明した。このズレを補正するために脳表電位計測装置と提示モニターに光センサーをすることとした。また、平成27年7月、ECoG-fMRI-EEG同時計測系の設計過程で、EEG上に想定外の雑音が混入し、研究遂行上必要なデータを得られないことが判明したため、雑音除去方法の検討・確立が必要となった。加えて平成27年12月、触覚フィードバック機構の設計過程で、触覚センサー電流が想定よりも不足し、研究遂行上必要な性能を得られないことが判明したため、触覚センサー電流増幅回路の追加設計が必要となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
EEG上の電気的雑音に関しては、頭部、ケーブル固定を工夫しノイズを減らした。課題に関しては運動想起課題、言語課題では黙読とするなどして雑音問題の解決に取り組む。また電気刺激とアバター操作を用いた独自のフィードバックシステムを開発し患者に応用する。
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Research Products
(40 results)
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[Journal Article] Feasibility of diffusion tensor tractography for preoperative prediction of the location of the facial and vestibulocochlear nerves in relation to vestibular schwannoma2015
Author(s)
Yoshino M, Kin T, Ito A, Saito T, Nakagawa D, Ino K, Kamada K, Mori H, Kunimatsu A, Nakatomi H, Oyama H, Saito N
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Journal Title
Acta Neurochir
Volume: 157(6)
Pages: 939-946
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Diffusion tensor tractography of normal facial and vestibulocochlear nerves2015
Author(s)
Yoshino M, Kin T, Ito A, Saito T, Nakagawa D, Kamada K, Mori H, Kunimatsu A, Nakatomi H, Oyama H, Saito N
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Journal Title
Int J Comput Assist Radiol Surg
Volume: 10(4)
Pages: 383-392
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Electrocorticography-Based Real-Time Functional Mapping for Pediatric Epilepsy Surgery2015
Author(s)
Korostenskaja M, Kamada K, Guger C, Salinas C M, Westerveld M, Astillo E M, Salillas E, Chen Po-C, Harris E, Seddon I, Elsayed M, Kapeller C, Schaal A. Seo Joo-H, Baumgartner J, Lee Ki H.
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Journal Title
Journal of Pediatric Epilepsy
Volume: 4(4)
Pages: 184-206
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Proceedings of the Seventh International Workshop on Advances in Electrocorticography2015
Author(s)
Ritaccio A, Matsumoto R, Morrell M, Kamada K, Koubeissi M, Poeppel D, Lachaux J-P, Yanagisawa Y, Hirata M, Guger C, Schalk G
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Journal Title
Epilepsy & Behavior
Volume: 51
Pages: 312-320
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Book] Moter Imagery2015
Author(s)
Guger C, Kapeller C, Ortner R, Kamada K
Total Pages
92
Publisher
Nova Science Publishers,Inc.
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