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学習による脳可塑的変化を解明する神経細胞構造MRIの開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K19829
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 放射線科学
研究機関沖縄科学技術大学院大学

研究代表者

笠原 和美 (疋島和美)  沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 特別研究員 (30706164)

研究協力者 銅谷 賢治  
花川 隆  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードMRI / バイオマーカー / 個人差 / ブレイン・マシン・インターフェイス / リハビリテーション / 可塑性 / Diffusion Tensor Imaging / 拡散スペクトラムイメージング / 白質微細構造 / 軸索 / 髄鞘 / 訓練 / 安静時脳機能連絡 / Functional Connectivity / rsfMRI / Diffusion tensor imaging
研究成果の概要

脳機能障害からのリハビリテーションは、何度も繰り返し訓練することで、障害された機能を回復させる。しかし、その効果には個人差があり、皆同じようなリハビリテーションを施行しても十分な効果が得られない場合もある。そこで本研究は、回復効果を非侵襲的に計測できるMRIバイオマーカーの開発を目的とした。研究成果として、T1強調MRIから算出される皮質体積は、ブレイン・マシン・インターフェイスの操作能力の個人差を事前に予測することができた。さらに、安静時脳機能MRIは、リハビリテーションを想定した長期学習に伴う脳の可塑的変化を捉えることに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ブレイン・マシン・インターフェイスは、病気や怪我によって失われた脳機能を代替する最先端の医工学技術である。さらにこの技術は、リハビリテーション治療に応用するとその治療効果を高めるという報告もある。本研究成果であるMRIによるブレイン・マシン・インターフェイスの操作能力の予測、そして長期学習が誘導する可塑的変化の解明は、リハビリテーションの治療効果の個体差が何に起因するのか理解し、将来的な個人の病状に最適化したテーラーメイドな治療法の開発の一助となると考える。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018 2017 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Initial experience with a sensorimotor rhythmbased brain-computer interface in a Parkinson’s disease patient2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kasahara, Hideki Hoshino, Yoshihiko Furusawa, Charles Sayo DaSalla, Manabu Honda, Miho Murata, Takashi Hanakawa
    • 雑誌名

      Brain-Computer Interfaces

      巻: 印刷中 号: 2-3 ページ: 88-96

    • DOI

      10.1080/2326263x.2018.1440781

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neuroanatomical correlates of brain-computer interface performance2015

    • 著者名/発表者名
      Kasahara K, DaSalla CS, Honda M, Hanakawa T
    • 雑誌名

      Neuroimage

      巻: 110 ページ: 95-100

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2015.01.055

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ブレイン・マシン・インターフェイス操作能力の個人差メカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      笠原和美, Charles Sayo DaSalla, 本田学, 花川隆
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マウスの長期課題学習における基底核ネットワークの可塑的変化2019

    • 著者名/発表者名
      笠原和美, 銅谷賢治
    • 学会等名
      第58回日本生体医工学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Individual variability of Brain-machine interface and motor performance2018

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kasahara, Kenji Doya, Takashi Hanakawa
    • 学会等名
      1st OIST x CiNET workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Effects on control performance during brain-computer interface induced by transcranial direct current stimulation2017

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kasahara, Hideki Hoshino, Tatsuhiro Nakamura, Charles Sayo DaSalla, Yousuke Ogata, Kazumasa Uehara, Kenji Doya, Takashi Hanakawa
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] An inter-individual variability in peak frequency of event-related desynchronization of sensorimotor rhythms during electroencephalographic-based brain machine interface.2015

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kasahara, Charles Sayo DaSalla, Manabu Honda, Takashi Hanakawa.
    • 学会等名
      Neuroscience 2015
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2015-07-28
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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