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ヒト胎児の脳発達に関する磁気共鳴画像を用いた縦断研究

研究課題

研究課題/領域番号 19KK0247
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

配分区分基金
審査区分 中区分59:スポーツ科学、体育、健康科学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

多賀 厳太郎  東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教授 (00272477)

研究分担者 保前 文高  東京都立大学, 人文科学研究科, 教授 (20533417)
續木 大介  高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 講師 (50646346)
儀間 裕貴  東京都立大学, 人間健康科学研究科, 准教授 (50708039)
研究期間 (年度) 2019-10-07 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2022年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード胎児 / 脳 / MRI / 発達 / 運動 / 二足歩行 / サブプレート / 白質線維 / 胎動 / 縦断研究 / 脳溝 / cineMRI
研究開始時の研究の概要

脳のイメージング技術の進歩により、成人から乳幼児へ、さらには胎児へと、より初期の脳の発達に関心が注がれるようになってきた。本研究では、東京大学を中心とする日本グループが、ウィーン医科大学を定期的に訪問し、そこで蓄積されてきた胎児のMRI画像を用いた分析を行う。特に、世界的にも例が少ない胎児の縦断的な計測データを用いて、脳の形態変化を定量化するとともに、弾性体力学理論に基づき、脳溝形成の仕組みを分析する。また、MRIで捉えた全身の自発運動の時系列分析を行い、脳の構造発達との関連を調べる。

研究実績の概要

ウィーン市立総合病院で撮像された胎児期の脳の構造画像(MRI T2)、及び全身運動画像(cine MRI)を対象とし、脳の形態発達と胎動の発達に関する分析を進めた。
妊娠中期の胎児の胎動を記録した463個のcineMRIデータから、全身の運動が判別可能な(30名から取得した)35個のデータを選択した。さらに、2分間を通して、矢状面で体幹と下肢の動きが見える(10名から取得した)10個のデータを選択した。各フレームごとに体幹・下肢の輪郭を手動で抽出し、9個のセグメントに分割したセグメント間の角度の時系列を得た。体幹と下肢の角速度の瞬時位相差を求め、協調パターンの定量化を行ったところ、体幹の伸展と屈曲が下肢の屈曲と伸展と協調する逆位相型の運動パターンが頻繁に見られることが明らかになった。この協調パターンは、成人の二足歩行における立脚期を飛ばして遊脚期のみを繰り返す運動に対応づけられる。そこで、この運動パターンをスイングと名づけた。定量的な分析を行わなかったデータを含む35個のデータにおいて、スイングが見られるかどうかをビデオで判定したところ、30名中22名で認められた。これまで、体幹を支えられた新生児に現れる下肢のステッピングは、歩行を生成する神経系の働きを示すものであり、出生後一年かけて直立姿勢と歩行の統合がなされると考えられてきた。しかし、胎児で頻繁にスイングが見られることは、直立姿勢と歩行の協調を担う基本的なメカニズムが、重力の影響が少ない胎児の子宮内環境ですでに発現していることを示唆している。
この現象がヒトの直立二足歩行の進化の機構を幼形進化として説明できるかどうか、脳の形態の発達と進化との関連性を含め、理論的に検討を行っている。
本年度も、ウィーン医科大学・ウィーン市立総合病院に短期滞在し、研究に関する討論と、近年新たに計測されたcineMRI胎動データの収集を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

新型コロナウイルス感染症のため、ウィーンへの渡航ができなかった時期に行うべき作業を延期して行う必要が生じている一方、予想外に興味深い解析結果が得られており、総合的には順調な進捗といえる。

今後の研究の推進方策

本年度、ウィーンに渡航して、研究成果の最終的な取りまとめについて徹底討論するとともに、今後の発展的な研究に向け、脳の発達と胎動の解析について新たな取り組みを行う。

報告書

(5件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ウィーン医科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ウィーン医科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ウィーン医科大学(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Individual variability in the nonlinear development of the corpus callosum during infancy and toddlerhood: a longitudinal MRI analysis2022

    • 著者名/発表者名
      Tsuzuki, D., Taga, G., Watanabe, H., & Homae, F.
    • 雑誌名

      Brain Structure and Function

      巻: - 号: 6 ページ: 1-19

    • DOI

      10.1007/s00429-022-02485-y

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Global entrainment in the brain-body-environment: retrospective and prospective views2021

    • 著者名/発表者名
      Taga, G.
    • 雑誌名

      Biological Cybernetics

      巻: 115 号: 5 ページ: 431-438

    • DOI

      10.1007/s00422-021-00898-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 脳の発達2021

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 雑誌名

      CLINICAL NEUROSCIENCE

      巻: 40 ページ: 300-303

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 脳と行動の初期発達における生成と消滅2023

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 学会等名
      11回新胎児学研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 胎児の運動から探る直立二足歩行の進化と発達2023

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 学会等名
      生理学研究所研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 機能的な脳発達の視点から考える赤ちゃんと共生2022

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 学会等名
      日本赤ちゃん学会第22回学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヒトの脳機能発達のメカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 学会等名
      第58回日本周産期・新生児医学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] From geometry to network to behavior in early brain development2022

    • 著者名/発表者名
      Gentaro Taga
    • 学会等名
      Perinatal, Preterm and Paediatric Image Analysis (PIPPI)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 胎児 cine MRI データを用いた体幹セグメント間の協調運動解析2022

    • 著者名/発表者名
      儀間裕貴・續木大介・保前文高・渡辺はま・Ernst Schwartz・Georg Langs・Gregor Kasprian・Daniela Prayer・多賀厳太郎
    • 学会等名
      日本赤ちゃん学会第22回学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] cine MRI を用いた胎児自発運動計測2021

    • 著者名/発表者名
      儀間裕貴・續木大介・保前文高・渡辺はま・Ernst Schwartz・Georg Langs・Gregor Kasprian・Daniela Prayer・多賀厳太郎
    • 学会等名
      日本赤ちゃん学会第21回学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 胎動の cine MRI 計測に混入する子宮運動の評価と補正技術の開発2021

    • 著者名/発表者名
      續木大介・儀間裕貴・保前文高・渡辺はま・Ernst Schwartz・Georg Langs・Gregor Kasprian・Daniela Prayer・多賀厳太郎
    • 学会等名
      日本赤ちゃん学会第21回学術集会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Nonlinear characteristics and spatial localizations of corpus callosum development in human infants2021

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tsuzuki , Gentaro Taga , Hama Watanabe , Fumitaka Homae
    • 学会等名
      2021 OHBM ANNUAL MEETING
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 大脳サブプレートと運動発達2021

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 学会等名
      生理学研究所研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 胎児・乳児期における脳機能と運動の発達2020

    • 著者名/発表者名
      多賀厳太郎
    • 学会等名
      生理学研究所研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] 東京大学大学院教育学研究科発達脳科学研究室

    • URL

      http://dbsl.p.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-10-10   更新日: 2024-12-25  

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