慢性閉塞性肺疾患での情動系神経ネットワークの解析と身体活動性低下との関連性の解明

• 研究課題/領域番号: 18K08186
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分53030:呼吸器内科学関連
• 研究機関: 昭和大学
• 研究代表者: 泉崎 雅彦 昭和大学, 医学部, 教授 (20398697)
• 研究分担者: 政岡 ゆり 昭和大学, 医学部, 准教授 (70398692) ; 吉川 輝 昭和大学, 保健医療学部, 講師 (90737355)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2019年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: COPD / 機能的磁気共鳴画像 / 接続性解析 / うつ病傾向 / 呼吸困難 / 海馬傍回 / 認知機能 / 海馬歯状回 / 情動 / 脳領域活動性 / 辺縁系 / 海馬 / 扁桃体 / 脳領域結合性 / 慢性閉塞性肺疾患 / fMRI / 神経ネットワーク

研究成果の概要

慢性閉塞性肺疾患（COPD）患者と高齢健常者を対象とし、安静時fMRIでの脳の機能的接続性解析とMRIでの脳局所体積測定を行った。安静時fMRIの結果、COPD患者で左海馬と右感覚運動領域および左右の海馬間の機能的接続性が低下しており、COPDに脳内ネットワークの変化が生じていることが示唆された。また、呼吸機能、脳局所体積、精神疾患傾向の関係性をパス解析で検証した結果、COPD患者群では%FEV1の低下が脳梁膝部の体積減少を介してうつ病傾向の上昇に関連するモデルが最も高い適合度を示した。病期の進行に伴う脳梁膝部の萎縮が、左右の情報伝達を低下させ、うつ病傾向の上昇に関与する可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、COPDにおける中枢疾患の発症リスクに関する新たな知見を提供するものである。安静時fMRIを用いてCOPD患者の脳内ネットワークの変化を明らかにし、海馬と他の脳領域との機能的接続性の低下が生じていることを示した。さらに、気流閉塞の進展とうつ病傾向の悪化の関係には、脳梁膝部の萎縮が介在することを見出した。これらの知見は、COPDにおける中枢疾患の発症メカニズムの理解を深め、新たな治療アプローチの開発に貢献することが期待される。また、早期発見・早期介入による合併症予防と適切な疾患管理につながる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Role of the amygdala‐medial orbitofrontal relationship in odor recognition in the elderly (2023)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa Kei、Masaoka Yuri、Honma Motoyasu、Yoshikawa Akira、Yoshida Masaki、Kamimura Sawa、Ida Masahiro、Kobayashi Hitome、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: Brain and Behavior 巻: 13 号: 4
  • DOI: 10.1002/brb3.2956
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preoperative state anxiety predicts postoperative health-related quality of life: A prospective observational study on patients undergoing lung cancer surgery (2023)
  • 著者名/発表者名: Takamiya Shinnosuke、Honma Motoyasu、Masaoka Yuri、Okada Momoka、Ohashi Shinichi、Tanaka Yoko、Suzuki Kosuke、Uematsu Shugo、Kitami Akihiko、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in Psychology 巻: 14
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2023.1161333
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] New granule cells in the olfactory bulb are associated with high respiratory input in an enriched odor environment (2022)
  • 著者名/発表者名: Kamimura Sawa、Masaoka Yuri、Yoshikawa Akira、Kamijo Shotaro、Ohtaki Hirokazu、Koiwa Nobuyoshi、Honma Motoyasu、Sakikawa Kei、Kobayashi Hitome、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 182 ページ: 52-59
  • DOI: 10.1016/j.neures.2022.05.007
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reading on a smartphone affects sigh generation, brain activity, and comprehension (2022)
  • 著者名/発表者名: Honma Motoyasu、Masaoka Yuri、Iizuka Natsuko、Wada Sayaka、Kamimura Sawa、Yoshikawa Akira、Moriya Rika、Kamijo Shotaro、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 12 号: 1 ページ: 1589-1589
  • DOI: 10.1038/s41598-022-05605-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Entorhinal cortex and parahippocampus volume reductions impact olfactory decline in aged subjects (2021)
  • 著者名/発表者名: izuka N, Masaoka Y, Kubota S, Sugiyama H, Yoshida M, Yoshikawa A, Koiwa N, Honma M, Watanabe K, Kamijo S, Kamimura S, Ida M, Ono K, Izumizaki M.
  • 雑誌名: Brain and Behavior 巻: 11 号: 5
  • DOI: 10.1002/brb3.2115
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Volume of the right supramarginal gyrus is associated with a maintenance of emotion recognition ability (2021)
  • 著者名/発表者名: Wada Sayaka、Honma Motoyasu、Masaoka Yuri、Yoshida Masaki、Koiwa Nobuyoshi、Sugiyama Haruko、Iizuka Natsuko、Kubota Satomi、Kokudai Yumika、Yoshikawa Akira、Kamijo Shotaro、Kamimura Sawa、Ida Masahiro、Ono Kenjiro、Onda Hidetoshi、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 16 号: 7 ページ: e0254623-e0254623
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0254623
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cascade process mediated by left hippocampus and left superior frontal gyrus affects relationship between aging and cognitive dysfunction (2021)
  • 著者名/発表者名: Kokudai Yumika、Honma Motoyasu、Masaoka Yuri、Yoshida Masaki、Sugiyama Haruko、Yoshikawa Akira、Koiwa Nobuyoshi、Kubota Satomi、Iizuka Natsuko、Wada Sayaka、Kamijo Shotaro、Uchida Yuki、Yano Satoshi、Ida Masahiro、Ono Kenjiro、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: BMC Neuroscience 巻: 22 号: 1 ページ: 75-75
  • DOI: 10.1186/s12868-021-00680-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Heart Rate and Respiration Affect the Functional Connectivity of Default Mode Network in Resting-State Functional Magnetic Resonance Imaging (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa Akira、Masaoka Yuri、Yoshida Masaki、Koiwa Nobuyoshi、Honma Motoyasu、Watanabe Keiko、Kubota Satomi、Natsuko Iizuka、Ida Masahiro、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in Neuroscience 巻: 14 ページ: 631-631
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.00631
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hippocampus and Parahippocampus Volume Reduction Associated With Impaired Olfactory Abilities in Subjects Without Evidence of Cognitive Decline (2020)
  • 著者名/発表者名: Kubota Satomi、Masaoka Yuri、Sugiyama Haruko、Yoshida Masaki、Yoshikawa Akira、Koiwa Nobuyoshi、Honma Motoyasu、Kinno Ryuta、Watanabe Keiko、Iizuka Natsuko、Ida Masahiro、Ono Kenjiro、Izumizaki Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 14 ページ: 556519-556519
  • DOI: 10.3389/fnhum.2020.556519
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Odor associated with memory-recalling could be a preventive method for cognitive impairment: investigating in human and animal studies. (2023)
  • 著者名/発表者名: Masaoka, Y., Yoshikawa, A., Kamimura, S., Ohtaki, H., Honma, M., Sakikawa, K., Kamijo, S., Yoshida, M., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第100回日本生理学会大会
• [学会発表] Resting-state fMRI connectivity analysis on psychiatric symptoms for COPD patients. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, A., Masaoka, Y., Yoshida, M., Koiwa, N., Ryo, M., Kubota, S., iizuka, N., Honma, M., Kamijo, S., Ida, M., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第100回日本生理学会大会
• [学会発表] 嗅覚刺激を用いた脳機能トレーニング法の創出 (2022)
  • 著者名/発表者名: 政岡ゆり、本間元康、泉﨑雅彦
  • 学会等名: 第11回日本情動学・第１回看護ケアサイエンス学会合同大会
• [学会発表] New granule cells in the olfactory bulb are associated with high respiratory input in an enriched odor environment. (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaoka, Y., Kamimura, S., Yoshikawa, A., Kamijo, S., Ohtaki, H., Koiwa, N., Honma, M., Sakikawa, K., Kobayashi, H., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第45回日本神経科学大会
• [学会発表] 豊かな嗅覚環境と嗅球と海馬の神経再生 (2022)
  • 著者名/発表者名: 政岡ゆり、上村佐和、吉川輝、上條翔太郎、大滝博和、小岩信義、本間元康、﨑川慶、小林一女、泉﨑雅彦
  • 学会等名: 第25回アロマテラピー学会
• [学会発表] 嗅覚における辺縁系と前頭葉の機能的相互作用の検討 (2022)
  • 著者名/発表者名: 﨑川慶、政岡ゆり、本間元康、吉田正樹、吉川輝、上條翔太郎、上村佐和、小林一女、泉﨑雅彦
  • 学会等名: 第25回アロマテラピー学会
• [学会発表] Functional interaction between the limbic system and the frontal regions could play a significant role in olfactory recognition. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa, K., Masaoka, Y., Honma, M., Yoshida, M., Yoshikawa, A., Kamijo, S., Kamimura, S., Kobayashi, H., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第99回日本生理学会大会
• [学会発表] The activation of the fusiform gyrus associated with odor-induced autographical memory: reminding some familiar faces? (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaoka, Y., Sugiyama, H., Watanabe, K., Kubota, S., Yoshida, M., Yoshikawa, A., Koiwa, N., Honma, M., Iiduka, N., Honma, M., Ida, M., Ono, K., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第44回日本神経科学会
• [学会発表] Resting-State fMRI Connectivity Analysis between Hippocampus and Motor area in COPD patients. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, A., Masaoka, Y., Yoshida, M., Koiwa, N., Iizuka, N., Kubota, S., Manabe, R., Ida, M., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Parahippocampus volume changes provide an early indication of declining of olfactory ability and cognitive function in elderly subjects. (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaoka, Y., Kubota, S., Sugiyama, H., Yoshida, M., Yoshikawa, A., Koiwa, N., Honma, M., Kinnno, R., Iiduka, N., Ida, M., Ono, K., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Declining of olfactory ability and volumes of hippocampus subfields in elderly subjects. (2020)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, N., Masaoka, Y., Ida, M., Yoshida, M., Yoshikawa, A., Koiwa, N., Kubota, S., Honma, M., Kokudai, Y., Wada, S., Ono, K., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第97回日本生理学会大会
• [学会発表] Hippocampus abnormalities evaluated by density imaging in COPD patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, N., Masaoka, Y., Manabe, R., Yoshida, M.,Kamagata, K., Takenaka, Y., Okuda, K., ., Yoshikawa, A., Kubota, S., Ida, M., Ono, K., Izumizaki, M.
  • 学会等名: The 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Relation between resting-state functional connectivity and cognitive function. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, A., Masaoka, Y., Yoshida, M., Koiwa, N., Kubota, S., Manabe, R., Iizuka, N., Ida, M., Izumizaki, M.
  • 学会等名: The 96th Annual Meeting of the Physiological Society of Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Measurements of hippocampus subfield volumes in chronic obstructive pulmonary disease patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, N., Masaoka, Y., Ida, M., Manabe, R., Yoshida, M.,, Yoshikawa, Ak, Koiwa, N., Kubota, S., Honma, M., Ono, K., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第47回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] Hippocampus abnormalities evaluated by microstructure imaging in patients with chronic obstructive respiratory disease. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, N., Masaoka, Y., Yoshida, M.,, Manabe, R., Kamagata, K., Okuda, K., Yoshikawa, A., Ida, M., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第47回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] Network analysis of functional brain connectivity between hippocampus and motor area in COPD patient. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, A., Ida, M., Masaoka, Y., Yoshida, M., Koiwa, N., Kubota, S., Manabe, R., Honma, M., Iizuka, N., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第47回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] Relation between resting-state functional connectivity and cognitive function. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, A., Masaoka, Y., Yoshida, M., Koiwa, N., Kubota, S., Manabe, R., Iizuka, N., Ida, M., Izumizaki, M.
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Hippocampus abnormalities evaluated by density imaging in COPD patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Iizuka, N., Masaoka, Y., Manabe, R., Yoshida, M.,Kamagata, K., Takenaka, Y., Okuda, K., Yoshikawa, A., Kubota, S., Ida, M., Ono, K., Izumizaki, M.
  • 学会等名: The 9th Federation of the Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
  • 国際学会
• [学会発表] Cognitive Function and Hippocampus Volume in Chronic Obstructive Pulmonary Disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: R. Manabe, Y. Masaoka, K. Okuda, M. Yoshida, A. Yoshikawa, S. Kubota, H. Sato, H. Yamagami, K. Hirai, S. Ohta, T. Homma, T. Kawahara, H. Mikuni, N. Kuwahara, T. Kimura, M. Jinno, Y. Miyata, M. Yamaguchi, H. Inoue, F. Yamaguchi, M. Yamamoto, S. Kusumoto, S. Suzuki, A. Tanaka, T. Ohnishi, M. Ida, H. Sagara, M. Izumizaki.
  • 学会等名: American Thoracic Society 2018 International Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Cognitive function and morphological brain changes in chronic obstructive pulmonary disease. (2018)
  • 著者名/発表者名: Manabe, R., Masaoka, Y., Okuda, K., Yoshida, M., Yoshikawa, A., Kubota, S., Satoh, H., Yamaue, H., Ida, M., Segara,H., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第46回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] Default mode network and cognitive function: investigating into resting-state funcional connectivity between hemisphere. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa, A., Ida, M., Masaoka, Y., Yoshida, M., Koiwa, N., Kubota, S., Manabe, R., Iizuka, N., Izumizaki, M.
  • 学会等名: 第46回日本磁気共鳴医学会大会
• [学会発表] COPD患者における脳の構造性変化について (2018)
  • 著者名/発表者名: 眞鍋亮, 政岡ゆり, 奥田健太郎, 吉田正樹, 吉川輝, 久保田怜美, 井田瞳, 井田正博, 相良博典, 泉崎雅彦
  • 学会等名: 第28回日本呼吸ケア・リハビリテーション学会学術集会