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神経細胞・アストロサイト・脳血流の活動計測による安静時機能結合の神経基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K16252
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分46010:神経科学一般関連
研究機関岡山大学 (2021)
東京大学 (2019-2020)

研究代表者

松井 鉄平  岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (10725948)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードカルシウムイメージング / 安静時脳活動 / 機能結合 / 機能的MRI / 脳活動イメージング / 大脳皮質 / アストロサイト
研究開始時の研究の概要

機能的磁気共鳴画像法(fMRI)による安静時脳活動の計測(RS-fMRI)は、ヒト大脳ネットワークの機能構造の解明や、精神・神経疾患による大脳ネットワークの変性を検出する技術として研究開発が進んでいる。本研究では、申請者らが最近開発したイメージング技術を駆使して、神経活動・アストロサイト活動・脳血流の関係を調べ、RS-fMRIの神経基盤を明らかにする。

研究成果の概要

本研究では神経活動と脳血流の計測については、覚醒状態のイメージングを行うシステムを構築した。また、自発的脳活動の状態において、自発的神経活動に引き続いてアストロサイト活動が惹起されること、さらにアストロサイト活動によりその後の自発的神経活動が抑制されている様子が観察された。また安静時脳活動について、薬剤投与の影響は神経活動においても脳血流においても機能的結合の変化として認められたが、神経活動や脳血流の信号そのものの変化に見られたような部位特異性は明確には生じていないことが分かった。これらの結果は安静時脳活動の神経基盤を理解する上で重要な結果だと考えられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

機能的磁気共鳴画像法(fMRI)による安静時脳活動の計測(RS-fMRI)は、ヒト大脳皮質ネットワークの機能構造の解明や、精神・神経疾患による大脳ネットワークの変性を検出する技術として臨床応用も視野に入れた研究開発が進んでいる。しかしながらfMRIは脳血流を計測する技術であるため、RS-fMRIで計測される機能的結合がどの程度まで実際の神経活動を反映したものであるかは未だ良く分かっていない。本研究で得られた成果は、fMRIで計測できる安静時における神経細胞とアストロサイトの相互作用、および脳血流との関係性を明らかにした点で臨床応用に不可欠な基礎的知見であると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Counterfactual Explanation of Brain Activity Classifiers Using Image-To-Image Transfer by Generative Adversarial Network2022

    • 著者名/発表者名
      Matsui Teppei、Taki Masato、Pham Trung Quang、Chikazoe Junichi、Jimura Koji
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformatics

      巻: 15 ページ: 802938-802938

    • DOI

      10.3389/fninf.2021.802938

    • 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] Executive control by fronto-parietal activity explains counterintuitive decision behavior in complex value-based decision-making2022

    • 著者名/発表者名
      Matsui Teppei、Hattori Yoshiki、Tsumura Kaho、Aoki Ryuta、Takeda Masaki、Nakahara Kiyoshi、Jimura Koji
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 249 ページ: 118892-118892

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2022.118892

    • 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] On co-activation pattern analysis and non-stationarity of resting brain activity2022

    • 著者名/発表者名
      Matsui Teppei、Pham Trung Quang、Jimura Koji、Chikazoe Junichi
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 249 ページ: 118904-118904

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2022.118904

    • NAID

      120007188354

    • 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
  • [学会発表] Multiscale calcium imaging of spontaneous activity in the primate visual cortical network.2020

    • 著者名/発表者名
      T. Matsui, T. Hashimoto, T. Murakami, M. Uemura, K.Kikuta, T. Kato, K. Ohki
    • 学会等名
      生理学研究所研究会「意思決定研究の新展開,(生理学研究所)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiscale calcium imaging of spontaneous activity in the primate visual cortical network2020

    • 著者名/発表者名
      T. Matsui, T. Hashimoto, T. Murakami, M. Uemura, K.Kikuta, T. Kato, K. Ohki
    • 学会等名
      日本神経科学大会国際公募シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Coupling and decoupling between neural activity and hemodynamics revealed by multispectral imaging2020

    • 著者名/発表者名
      R. Li, T. Matsui, K. Ohki
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development and Application of Multi-Scale Ca2+ Imaging in the Primate Visual Cortical Network2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      The 8th RIEC International Symposium on Brain Functions and Brain Computer
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the marmoset visual cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      日本生理学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Spatiotemporal structure of spontaneous activity in the primate visual cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      神経ダイナミクスミニワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新しい神経活動イメージング法の開発による脳のマルチモーダル・マルチスケール動作原理の解明2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui T
    • 学会等名
      高知工科大学招待講演
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structured spontaneous activity in the marmoset visual cortex studied with in vivo calcium imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Matsui, T., Hashimoto, T., Uemura, M., Murakami, T., Kikuta, K., Kato, T., Ohki, K.
    • 学会等名
      日本神経科学大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [図書] 脳の半分を占める グリア細胞2019

    • 著者名/発表者名
      松井鉄平、大木研一
    • 総ページ数
      230
    • 出版者
      羊土社
    • ISBN
      9784758103824
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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