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3つの神経伝達系の非侵襲的同時測定法を用いた統合失調症の認知機能障害の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K03490
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10040:実験心理学関連
研究機関国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター

研究代表者

白間 綾  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 児童・予防精神医学研究部, 室長 (50738127)

研究分担者 住吉 太幹  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 精神保健研究所 児童・予防精神医学研究部, 部長 (80286062)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
キーワード統合失調症 / 認知機能障害 / 自律神経系 / 瞳孔計測 / 神経伝達系
研究開始時の研究の概要

従来,統合失調症はドーパミン(DA)過剰状態の表れであるとされてきた。D2受容体の発見や抗精神病薬,DA作動薬を用いた研究から,皮質におけるDA活性の不足と,皮質下における過剰を想定した統合失調症モデルが考案された(Davis et al., 1991)。一方,DA系に作用する抗精神病薬だけでは,統合失調症の認知機能障害を十分に改善できず,非 DA系の寄与を含めた包括的な理解が必要である。そこで本研究では,瞳孔径および網膜電図からDA,NA,Achの3系を非侵襲的に推定し,統合失調症の認知機能障害に各系が及ぼす影響を検討する。

研究成果の概要

統合失調症で障害される認知機能には複数の神経伝達系が関与すると考えられている。本研究では,統合失調症の認知機能障害のメカニズムを理解するために,複数の神経伝達系の働きを推定する非侵襲的な手法を考案した。とくにアイトラッカーで計測された瞳孔径データの時間的複雑性と左右瞳孔の非対称性の解析により,覚醒や注意機能を担う青斑核と交・副交感神経(ACh系、NA系)の活動を推定する手法を考案した。また,網膜電図によるDA系の活動推定の有用性について検討した。続いて,推論課題中の瞳孔径データの解析から,統合失調症患者では覚醒システムの異常により予測の不確実性情報が効果的に利用されていない可能性を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

統合失調症では,記憶,注意,作業記憶,問題解決,処理速度などの広範な認知機能に障害が見られる。認知機能障害は患者の生活能力や機能的転帰に対して陽性症状や陰性症状と比べ強い影響力をもち,統合失調症の中心的特徴と考えられている。統合失調症における認知機能障害には複数の神経伝達系が複雑に関与しているのみられるが,従来の手法ではこれらを同時に評価することは難しかった。本研究では,アイトラッカーやERGといった非侵襲的な計測方法を用いて神経伝達系の活動を評価する手法を考案した。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Asymmetric Complexity in a Pupil Control Model With Laterally Imbalanced Neural Activity in the Locus Coeruleus: A Potential Biomarker for Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder2022

    • 著者名/発表者名
      Hiraku Kumano, Sou Nobukawa, Aya Shirama, Tetsuya Takahashi, Toshinobu Takeda, Ohta Haruhisa, Mitsuru Kikuchi, Akira Iwanami, Nobumasa Kato, Shigenobu Toda
    • 雑誌名

      Neural Computation

      巻: 34 号: 12 ページ: 2388-2407

    • DOI

      10.1162/neco_a_01545

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ADHDの瞳孔径制御モデルにより生成された瞳孔径時系列の複雑性解析2022

    • 著者名/発表者名
      熊野 開, 信川 創, 白間 綾, 高橋 哲也, 戸田 重誠
    • 雑誌名

      信学技法

      巻: 121 ページ: 1-14

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Pupil Diameter Control Model Focusing on the Left-Right Difference of the Neural Activity Locus Coeruleus of ADHD2021

    • 著者名/発表者名
      Kumano, H., Nobukawa, S., Shirama, A., Takahashi, T., & Toda, S.
    • 雑誌名

      Proceedings of The 2021 NonLinear Science Workshop

      巻: ID: 36 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 青斑核活動の非対称性に着目したADHDの瞳孔径制御モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      熊野 開, 信川 創, 白間 綾, 高橋 哲也, 戸田 重誠
    • 雑誌名

      インテリジェント・システム・シンポジウム2021講演論文集

      巻: 2021/9/21-23 ページ: 219-223

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Identification of attention-deficit hyperactivity disorder based on the complexity and symmetricity of pupil diameter2021

    • 著者名/発表者名
      Nobukawa Sou、Shirama Aya、Takahashi Tetsuya、Takeda Toshinobu、Ohta Haruhisa、Kikuchi Mitsuru、Iwanami Akira、Kato Nobumasa、Toda Shigenobu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-021-88191-x

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pupillometric Complexity and Symmetricity Follow Inverted-U Curves Against Baseline Diameter Due to Crossed Locus Coeruleus Projections to the Edinger-Westphal Nucleus2021

    • 著者名/発表者名
      Nobukawa Sou、Shirama Aya、Takahashi Tetsuya、Takeda Toshinobu、Ohta Haruhisa、Kikuchi Mitsuru、Iwanami Akira、Kato Nobumasa、Toda Shigenobu
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 12 ページ: 614479-90

    • DOI

      10.3389/fphys.2021.614479

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Atypical alert state control in adult patients with ADHD: A pupillometry study2020

    • 著者名/発表者名
      Shirama Aya、Takeda Toshinobu、Ohta Haruhisa、Iwanami Akira、Toda Shigenobu、Kato Nobumasa
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 15 号: 12 ページ: e0244662-e0244662

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0244662

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Predictive inference and pupil-linked arousal systems in schizophrenia2022

    • 著者名/発表者名
      Shirama, A., & Sumiyoshi, T.
    • 学会等名
      NEURO 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 左右瞳孔径挙動に基づくADHDの判別の検討と数理モデルによる神経活動推定2022

    • 著者名/発表者名
      1)信川創, 熊野開, 白間綾, 髙橋哲也, 武田俊信, 太田晴久, 菊知充, 岩波明, 加藤進昌, 戸田重誠
    • 学会等名
      日本成人期発達障害臨床医学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Pupil diameter control model focusing on the left-right difference of the neural activity locus coeruleus of ADHD2021

    • 著者名/発表者名
      Kumano, H. Nobukawa, S. Shirama, A. Takahashi, T. Toda, S.
    • 学会等名
      The 2021 Nonlinear Science Workshop
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ADHDにおける瞳孔制御モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      熊野 開, 信川 創, 白間 綾, 高橋 哲也, 戸田 重誠
    • 学会等名
      第20回情報科学技術フォーラム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 青斑核活動の非対称性に着目したADHDの瞳孔径制御モデルの構築2021

    • 著者名/発表者名
      熊野 開, 信川 創, 白間 綾, 高橋 哲也, 戸田 重誠
    • 学会等名
      インテリジェント・システム・シンポジウム2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 精神活動推定装置2020

    • 発明者名
      2020
    • 権利者名
      国立精神・神経医療研究センター、千葉工業大学、福井大学、昭和大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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