2014 Fiscal Year Annual Research Report
スパースモデリングの深化によるMRスペクトルスコピーへのデータ駆動学的アプローチ
Publicly Offered Research
| Project Area | Initiative for High-Dimensional Data-Driven Science through Deepening of Sparse Modeling |
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| Project/Area Number |
26120531
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| Research Institution | Meiji University of Integrative Medicine |
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Principal Investigator |
梅田 雅宏 明治国際医療大学, 医学教育研究センター, 教授 (60223608)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | MRS / GABA / fMRI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
画像を中心に技術が進歩しているMRI装置では、パルスシーケンスの工夫で脳内のアミノ酸などの比較的低分子の代謝物が観測できることが報告されている。主に計測できるアミノ酸としてはN-アセチルアスパラギン酸、クレアチン、コリン化合物などのメチル基(N-CH3)があり、その他に比較的エコー時間の短いシーケンスを用いる事で興奮性アミノ酸のグルタミン酸やグルタミン、糖の一つであるmyo-イノシトールなどの代謝物が観測される。これらの代謝物は変性疾患や腫瘍などで大きく変動することが報告されているが、一般の神経活動と関連した脳内代謝物の変動に関する報告は少ない。近年、心理学領域における脳機能画像の研究が進み、神経活動の抑制の個人差などの研究も進められている。われわれは両眼に異なる画像を呈示し、優先的に認知される画像の切り替わり(視野闘争)における脳活動抑制の特性と、そうした活動を司る視覚野領域における抑制系アミノ酸であるγアミノ酪酸(GABA)の脳内濃度と関連に着目した。
脳内GABA濃度は1mM程度であり存在量が少ない。また、ヒトの脳から観測されたGABAのMRスペクトルには、試薬のGABA水溶液で観測されるスペクトルで見られる分裂パターンが認められないことが多い。一般にスペクトルで分裂パターンが認められない場合は、磁場の不均一によって全てのピークが幅広になることが原因として挙げられる。また、3.0ppmには高分子の信号が重なっていることが報告されていたが、我々はその他に消え残りのクレアチンのピークの重なりも分裂パターン消失の原因の一つであることを突き止めた。また、このクレアチンピークはMRのパラメータである繰り返し時間(TR)を延長することで抑制できることが分かった。さらに照射RFの帯域を狭くし、照射位置を1.45ppmと1.95ppmとしてスペクトルを差し引くことで1.7ppm付近ある高分子のピークと結合している3.0ppmの信号を抑制することが可能となった。
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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
さらにプログラムの開発が必要であるが、その他の部分については順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
クレアチンのピークおよび高分子由来の信号抑制をより安定化させることで、さらにGABAに対する感度の高い信号が得られるような改良が必要である。その上でピーク波形の分離を行うことにより、正確な脳内GABA濃度が計測できると考えられる。また、両眼視野闘争のfMRIの結果を元に抑制の程度をグループ分けし、当該領域のGABA濃度との関連を調べていく計画である。
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