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自閉症の認知硬直性を惹起する神経遷移ダイナミクスの同定と動的脳刺激法による介入

研究課題

研究課題/領域番号 19H03535
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分51010:基盤脳科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

渡部 喬光  東京大学, ニューロインテリジェンス国際研究機構, 准教授 (10710767)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
キーワード自閉スペクトラム症 / MRI / TMS / エネルギー地形解析 / 神経タイムスケール解析 / 脳活動駆動型神経刺激装置 / 非侵襲的神経刺激 / 認知の硬直性 / 脳活動駆動型神経刺激法 / 神経ダイナミクス / 磁気刺激 / 脳波 / 脳科学 / 精神神経科学 / 精神疾患 / 認知の柔軟性 / 精神神経医学 / 計算論的精神医学 / 脳機能画像 / データ駆動型解析 / 自閉症 / 脳画像 / 脳刺激法
研究開始時の研究の概要

自閉スペクトラム症は人口の数パーセントに見られる発達障がいである。その症状として社会疎通性の障害が注目されがちだが、もう一つの中核症状である活動と興味の範囲の著しい限局性も、たとえ知能が平均もしくは平均以上であっても、当事者の社会生活に大きな影響を与えている。本研究では、「この自閉症に見られる認知の硬直性が神経活動の過度の安定性にあるのではないか」という仮説を独自の統計解析手法および心理実験パラダイムを用いて検証する。さらに新たに開発する動的脳刺激法によって、その神経-行動相関の因果性を実証し、将来的な非侵襲的治療のヒントを探る。

研究成果の概要

本研究の目的は、脳神経活動状態の変化を追跡し、それに基づいた非侵襲的神経刺激を行い、自閉スペクトラム症(ASD)当事者の認知的硬直性を緩和させることにあった。我々はまず、エネルギー地形解析を拡張し、脳活動依存型脳刺激装置を開発し、神経活動が行動や認知に及ぼす影響は、周囲の神経活動の履歴に左右されるということも明らかにした。この開発過程で、エネルギー地形解析の元となっているペアワイズ最大エントロピー法を新たなヒトの行動へ適用することにも成功した。これらの成果をもとに、高機能ASD当事者の認知的硬直性、感覚の硬直性、非言語情報の非定型的処理を制御することができることを実験的に明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

学術的意義は、1. 方法論的発展として、エネルギー地形解析をより多くの脳領域を対象にも行えるように拡張したという点と、2. 概念的進歩としては、brain-behaviour causalityが脳活動状態依存に変化することを明らかにした点とがある。社会的意義は、この方法を用いることで、高機能自閉スペクトラム症の認知の硬直性や感覚の硬直性、社会疎通性の非定型性が緩和される傾向となった、という点にあると思われる。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 4件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 4件)

  • [国際共同研究] New York University at Baffalo(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] New York University at Baffalo(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 大域的神経遷移ダイナミクスから捉える自閉スペクトラム症2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Takamitsu
    • 雑誌名

      日本薬理学雑誌

      巻: 158 号: 2 ページ: 154-158

    • DOI

      10.1254/fpj.22124

    • ISSN
      0015-5691, 1347-8397
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] 自閉スペクトラム症における遷移神経ダイナミクスの異常及びその制御2022

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 雑誌名

      日本薬理学会年会要旨集

      巻: 95 号: 0 ページ: 2-S16-4

    • DOI

      10.1254/jpssuppl.95.0_2-S16-4

    • ISSN
      2435-4953
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Causal roles of prefrontal cortex during spontaneous perceptual switching are determined by brain state dynamics.2021

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 雑誌名

      eLife

      巻: -

    • DOI

      10.7554/elife.69079

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modelling state‐transition dynamics in resting‐state brain signals by the hidden Markov and Gaussian mixture models2021

    • 著者名/発表者名
      Ezaki T, Himeno Y, Watanabe T, Masuda N
    • 雑誌名

      The European Journal of Neuroscience.

      巻: - 号: 4 ページ: 5404-5416

    • DOI

      10.1111/ejn.15386

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Closer to critical resting-state neural dynamics in individuals with higher fluid intelligence.2020

    • 著者名/発表者名
      Ezaki, T., dos Reis, E. F., Watanabe, T., Sakaki, M. and Masuda, N.
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 51-51

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0774-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Neuroanatomical Substrate Linking Perceptual Stability to Cognitive Rigidity in Autism2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Takamitsu、Lawson Rebecca P.、Walld?n Ylva S.E.、Rees Geraint
    • 雑誌名

      The Journal of Neuroscience

      巻: 39 号: 33 ページ: 6540-6554

    • DOI

      10.1523/jneurosci.2831-18.2019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Atypical intrinsic neural timescale in autism2019

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Takamitsu、Rees Geraint、Masuda Naoki
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 8 ページ: 42256-42256

    • DOI

      10.7554/elife.42256

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 自閉スペクトラム症における遷移神経ダイナミクスの異常及びその制御2022

    • 著者名/発表者名
      渡部喬光
    • 学会等名
      日本薬理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 神経遷移ダイナミクスと内部表象の揺らぎとその制御2022

    • 著者名/発表者名
      渡部喬光
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Comparison of global and local brain dynamics between pure ADHD and autistic ADHD2022

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 学会等名
      Annual meeting of Society for Neuroscience
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Detection and control of brain dynamics behind neuroopsychiatric conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 学会等名
      95th Annual Meeting of the Japanese Pharmacological Society, Fukuoka, Japan.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] State- and state-history-dependent prefrontal causal roles in spontaneous perceptual switching2021

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 学会等名
      Neuro2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Causal roles of prefrontal cortex during spontaneous perceptual switching depend on brain state dynamics2021

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Annual Meeting 2021, Chicago. USA.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain dynamics behind psychiatric disorders and intelligence2021

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 学会等名
      IEEE ICDL 2021 Workshop.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Brain network structures and neural dynamics in psychiatric disorders2020

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu Watanabe
    • 学会等名
      Nuero2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Brain dynamics behind autism2020

    • 著者名/発表者名
      Takamitsu
    • 学会等名
      the 46th Meeting of Japanese Association of Communication Disorders, Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Timescales in autistic brains2019

    • 著者名/発表者名
      渡部喬光
    • 学会等名
      日本神経科学学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大脳神経活動状態の遷移ダイナミクスから捉える高機能自閉症2019

    • 著者名/発表者名
      渡部喬光
    • 学会等名
      日本精神神経学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A neuroanatomical basis linking perceptual inflexibility to cognitive rigidity in autism2019

    • 著者名/発表者名
      渡部喬光
    • 学会等名
      北米神経科学学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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