ヒト脳における白質視覚経路と視覚情報処理の包括的解明

• 研究課題/領域番号: 15J00412
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 脳計測科学
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 竹村 浩昌 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, 特別研究員(SPD)
• 研究期間 (年度): 2015-04-24 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 白質 / 視覚 / 種間比較 / 頭頂葉 / 両眼立体視 / 心理物理実験 / 拡散強調MRI / 定量的MRI / トラクトグラフィー / アンサンブル法 / 比較解剖学 / Quantitative MRI

研究実績の概要

平成２９年度は、拡散強調MRI法を用いてヒトの頭頂葉の背側と腹側をむすぶ経路を明らかにし、さらにfMRI法と組み合わせることでオプティックフロー選択性領域との関連を明らかにした成果の取りまとめを行った。この成果は脳構造研究の国際専門誌であるBrain Structure and Function誌より原著論文として出版された。また拡散強調MRI法・定量MRI法・心理物理実験を組み合わせることで両眼立体視機能の個人差の脳構造基盤を検証した成果についての発表がヒト脳イメージング研究会において奨励賞を受賞し、原著論文を投稿する段階まで発展した。

当初の計画より遅れていた網膜疾患を対象とした計測研究のデータ解析が進展し、拡散強調MRIデータと定量的MRIデータという２つの計測法から得られる結果の違いから網膜疾患が白質線維束の微細構造に与える影響を明らかにする成果を得た。この成果は、国際磁気共鳴医学会日本支部会において「優秀抄録賞」を受賞した。

このほか、当初より継続していた視覚処理に関わる白質線維束の種間比較研究の成果が磁気共鳴医学における最大の国際会議であるInternational Society for Magnetic Resonance in Medicineにおいて、Magna Cum Laude Merit Awardを受賞するに至った。この成果は、８月に実施したドイツ・ユーリッヒ総合研究機構との共同研究でさらに発展した。このほかにも、当初の計画になかった脳磁図を用いて一次視覚野の応答潜時と白質線維束の組織構造の関連を調べる研究、アルファ波の強度と白質線維束の関連を明らかにする研究も進展し、学会発表をするに至った。ヒトを対象として計測された実験データを基にした研究発表にあたっては、プライバシー保護の観点から実験参加者を特定できる個人情報が資料上に現れないようにした。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Stanford University/Indiana University/National Institutes of Health(米国)
• [国際共同研究] Max Planck Institute/Forschungszentrum Julich(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Antwerp(ベルギー)
• [国際共同研究] Sherbrooke University(カナダ)
• [国際共同研究] The Hebrew University of Jerusalem(イスラエル)
• [国際共同研究] Stanford University/Indiana University/National Institutes of Health(米国)
• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Antwerp(ベルギー)
• [国際共同研究] Sherbrooke University(カナダ)
• [国際共同研究] Stanford University/Indiana University/National Institute of Health(米国)
• [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)
• [国際共同研究] University of Antwerp(ベルギー)
• [国際共同研究] CONICET(アルゼンチン)
• [雑誌論文] Computational neuroanatomy of human stratum proprium of interparietal sulcus (2017)
  • 著者名/発表者名: Uesaki Maiko、Takemura Hiromasa、Ashida Hiroshi
  • 雑誌名: Brain Structure and Function 巻: 223 号: 1 ページ: 489-507
  • DOI: 10.1007/s00429-017-1492-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Occipital white matter tracts in human and macaque. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S.M., Sliwa, J., Ye, F.Q., Barnett, M.A., Leopold, D.A., Freiwald, W.A., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 27 号: 6 ページ: 3346-3359
  • DOI: 10.1093/cercor/bhx070
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The visual white matter: The application of diffusion MRI and fiber tractography to vision science. (2017)
  • 著者名/発表者名: Rokem, A., Takemura, H., Bock, A.S., Scherf, K.S., Behrmann, M., Wandell, B.A., Fine, I., Bridge, H. & Pestilli, F.
  • 雑誌名: Journal of Vision 巻: 17 号: 2 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1167/17.2.4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ensemble Tractography. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Caiafa, C.F., Wandell, B.A. & Pestilli, F.
  • 雑誌名: PLoS Computational Biology 巻: 12 号: 2 ページ: e1004692-e1004692
  • DOI: 10.1371/journal.pcbi.1004692
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 特集：MRIによる視覚研究 Quantitative MRIによる視覚野研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌.
  • 雑誌名: 視覚の科学 巻: 36 号: 3 ページ: 69-75
  • DOI: 10.11432/jpnjvissci.36.69
  • NAID: 130005130749
  • ISSN: 0916-8273, 2188-0522
• [雑誌論文] 視覚生理学． (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌.
  • 雑誌名: 照明学会誌 巻: 99 ページ: 432-433
• [学会発表] Diffusion MRI and its application to visual neuroscience. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.
  • 学会等名: The 4th CiNet conference: Functional and anatomical connectivity
  • 招待講演
• [学会発表] Retinal ganglion cell damage affects diffusivity but not quantitative T1 along the optic radiation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Ogawa, S., Mezer, A., Horiguchi, H., Miyazaki, A., Matsumoto, K., Shikishima, K., Nakano, T. & Masuda, Y.
  • 学会等名: 第２回国際磁気共鳴医学会日本支部学術集会
• [学会発表] 視放線の組織構造特性からヒト一次視覚野の応答潜時を予測する. (2018)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌, Berman Shai, 湯淺健一, Mezer Aviv, 天野薫.
  • 学会等名: 日本視覚学会2018年冬季大会
• [学会発表] MEGを用いたフィードフォワード，フィードバック視覚情報処理の解析. (2018)
  • 著者名/発表者名: 湯淺健一, 竹村浩昌, 本吉勇, 天野薫.
  • 学会等名: 日本視覚学会2018年冬季大会
• [学会発表] Mapping human white matter pathways using diffusion-weighted MRI. International Symposium on Nanomedicine (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.
  • 学会等名: 11th International Symposium on Nanomedicine
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transient oscillatory feedback from ipsilateral IPS in response to a visual target. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuasa, K., Takemura, H., Motoyoshi, I. & Amano, K.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of visual white matter pathways in human and non-human primates. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.
  • 学会等名: International Workshop on Vision, Action and Brain
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ヒト脳視覚情報伝達経路の包括的解明. (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌.
  • 学会等名: 平成29年度日本学術振興会育志賞研究発表会
• [学会発表] 拡散強調MRIによる白質線維束の研究. (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌.
  • 学会等名: 第１回ヒト脳イメージング研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト立体視力とVertical Occipital Fasciculusの組織構造の関連. (2017)
  • 著者名/発表者名: 大石浩輝, 竹村浩昌, 青木俊太郎, 藤田一郎, 天野薫.
  • 学会等名: 第１回ヒト脳イメージング研究会
• [学会発表] 白質からわかる脳とこころの仕組み． (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌.
  • 学会等名: 時間学公開学術シンポジウム2017 多様な窓からこころを覗く -脳機能、脳構造、心理学から見えてくる心の時空間-
  • 招待講演
• [学会発表] Functional roles of alpha oscillations underlying the communication between dorsal and ventral visual areas. (2017)
  • 著者名/発表者名: Minami, S., Oishi, H., Takemura, H., & Amano, K.
  • 学会等名: Vision Sciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] Human white matter structural properties correlate with individual difference in stereoacuity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Aoki, S.C., Fujita, I. & Amano, K.
  • 学会等名: Vision Sciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative neuroanatomy of occipital white matter tracts in human and macaque. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S., Sliwa, J., Ye, F.Q., Barnett, M., Leopold, D.A., Freiwald, W.A., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
  • 学会等名: Vision Sciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] Using diffusion MRI and tractography to identify macaque vertical occipital fasciculus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S., Sliwa, J., Ye, F.Q., Barnett, M., Leopold, D.A., Freiwald, W.A., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
  • 学会等名: International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Different Seeding Strategies on Tractometry Reproducibility. (2017)
  • 著者名/発表者名: Cousineau, M., Descoteaux, M. & Takemura, H.
  • 学会等名: International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 国際学会
• [学会発表] 頭頂葉と後部島皮質を連絡する白質線維束の検討． (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌, 上﨑麻衣子，蘆田宏．
  • 学会等名: 第19回日本ヒト脳機能マッピング学会
• [学会発表] Identification of macaque vertical occipital fasciculus using diffusion MRI and tractography. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S.M., Sliwa, J., Ye, F.Q., Barnett, M.A., Leopold, D.A., Freiwald, W.A., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
  • 学会等名: 第1回国際磁気共鳴医学会日本支部学術集会
• [学会発表] ヒト立体視力の個人差と白質線維構造の関係． (2017)
  • 著者名/発表者名: 大石浩輝，竹村浩昌, 青木俊太郎，藤田一郎，天野薫.
  • 学会等名: 日本視覚学会2017年冬季大会
• [学会発表] Occipital vertical fiber pathways in human and macaque: diffusion MRI study． (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.
  • 学会等名: 高知工科大BrainCom講演会
  • 発表場所: 高知工科大学(高知県香美市)
  • 年月日: 2016-01-25
  • 招待講演
• [学会発表] Diffusion properties of human visual white matter correlate with stereoacuity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Oishi, H., Takemura, H., Aoki, S.C., Fujita, I. & Amano, K.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Human white-matter pathway communicating parietal and posterior-insular cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Uesaki, M. & Ashida, H.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] The posterior associative white matter network between the human temporal and parietal brain lobes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bullock, D., Takemura, H., Caiafa, C. & Pestilli, F.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 国際学会
• [学会発表] Computational neuroanatomy of human white matter. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.
  • 学会等名: 情報の認知と行動研究会ワークショップ2016
• [学会発表] What can AI Learn from White Matter Plasticity. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsubara, T., Takemura, H. & Peper, F.
  • 学会等名: 情報の認知と行動研究会ワークショップ2016
• [学会発表] 拡散強調MRIを用いたヒト視覚情報処理機構の研究. (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌.
  • 学会等名: 平成28年度日本学術振興会育志賞研究発表会
• [学会発表] ヒト計算神経解剖学の動向． (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌, Franco Pestilli.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] New technologies for precision brain science: studying individuality and variability in large human populations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Franco Pestilli, Cesar Caiafa, & 竹村浩昌.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] 両眼立体視機能の個人差と白質線維構造の関係． (2016)
  • 著者名/発表者名: 大石浩輝，竹村浩昌, 青木俊太郎，藤田一郎，天野薫.
  • 学会等名: 第39回日本神経科学大会
• [学会発表] Computational neuroanatomy of the human visual white matter. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H.
  • 学会等名: 4th INCF Japan Node International Workshop Advances in Neuroinformatics 2016 and 14th INCF Nodes Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evidence for a direct white matter tract between human parietal and inferotemporal cortex. (2016)
  • 著者名/発表者名: Bullock, D., Moehlen, J., McPherson, B., Caiafa, C., Takemura, H. & Pestilli, F.
  • 学会等名: Association for Psychological Science
  • 国際学会
• [学会発表] 拡散強調MRIを用いた脳情報伝達機構の研究． (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌．
  • 学会等名: 異分野融合ワークショップ「生体における情報伝達制御システムの破綻と疾患」
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学(奈良県生駒市)
  • 年月日: 2015-12-11
  • 招待講演
• [学会発表] Occipital vertical fiber system in human and macaque. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Pestilli, F., Weiner, K.S., Keliris, G.A., Landi, S., Sliwa, S., Ye, F.Q., Barnett, M., Leopold, D.A., Freiwald, W., Logothetis, N.K. & Wandell, B.A.
  • 学会等名: Society for Neuroscience
  • 発表場所: シカゴ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] ヒト脳における白質を介した脳情報通信経路． (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌．
  • 学会等名: 平成27年度日本学術振興会育志賞研究発表会
  • 発表場所: 京都大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-01
• [学会発表] 網膜色素変性による視索、視放線の拡散強調MRI変化． (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川俊平, 竹村浩昌, 堀口浩史, 寺尾将彦, 土師知己, 林孝彰, 宮崎彰, 吉嶺松洋, 常岡寛, 増田洋一郎．
  • 学会等名: 第63回日本臨床視覚電気生理学会
  • 発表場所: ミッドランドスクエア（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-08-29
• [学会発表] White-matter pathway connecting sensory cortical regions involved in optic-flow processing. (2015)
  • 著者名/発表者名: Uesaki, M., Takemura, H. & Ashida, H.
  • 学会等名: European Conference on Visual Perception
  • 発表場所: リヴァプール（イギリス）
  • 年月日: 2015-08-26
  • 国際学会
• [学会発表] アンサンブル法による神経線維トラクトグラフィー性能の向上． (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌, Brian A. Wandell, Franco Pestilli．
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Ensemble tractography: reducing parameter dependency of tracking algorithms. (2015)
  • 著者名/発表者名: Takemura, H., Wandell, B.A. & Pestilli, F.
  • 学会等名: Organization for the Human Brain Mapping
  • 発表場所: ホノルル（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会
• [学会発表] 拡散強調 MRI を用いた視覚情報伝達経路の解明． (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹村浩昌．
  • 学会等名: 生理研研究会「視知覚の現象・機能・メカニズム - 生理学的、心理物理学的、計算論的アプローチ」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2015-06-12
  • 招待講演
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/hiromasatakemura/
• [備考] CiNet News
  • URL: https://cinet.jp/news/20160205_1761/
• [備考] 生きているヒトの脳の神経線維束を見つけやすくする方法を開発
  • URL: http://www.nict.go.jp/press/2016/02/05-1.html