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動的神経ネットワーク障害に着目した自閉性障害の早期診断/個別化治療システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 20K07964
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52030:精神神経科学関連
研究機関金沢大学

研究代表者

高橋 哲也  金沢大学, 子どものこころの発達研究センター, 協力研究員 (00377459)

研究分担者 信川 創  千葉工業大学, 情報科学部, 教授 (70724558)
池田 尊司  金沢大学, 子どものこころの発達研究センター, 准教授 (80552687)
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
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード自閉症スペクトラム障害 / 神経ネットワーク障害 / 脳磁図 / 動的位相変動解析 / クラスタリング解析 / 脳活動シミュレータ / クラスタリング分析 / 神経ネットワーク / 機械学習
研究開始時の研究の概要

自閉症スペクトラム障害(ASD)では,その臨床的異質性と多様な併存疾患から,個々の臨床特性を踏まえた客観的評価法の開発が急務とされている.一方,神経ネットワーク障害はASDの神経基盤の有力な候補であり,また神経活動の時間的変遷である“神経ネットワークダイナミクス”はASDの病態生理を理解する上で重要な鍵を握る.
本研究では,申請者らが開発した動的位相変動解析を脳磁図に適用することで神経ネットワークをダイナミカルに捉え,ASDにおける病態生理の新たな一面を浮き彫りにする.さらにクラスタリング分析や脳活動シミュレータを用いて臨床的異質性や併存する精神疾患に配慮した個別化治療システムの構築を目指す.

研究成果の概要

自閉症スペクトラム障害(ASD)では,その臨床的異質性と多様な併存疾患から,個々の臨床特性を踏まえた客観的評価法の開発が診断精度の向上に繋がると考えられる.一方,神経ネットワーク障害はASDの神経基盤の有力な候補であり,病態生理を理解する上で重要な鍵を握る.本研究では,申請者らが開発した動的位相変動解析を脳磁図に適用することで動的神経ネットワーク構造をよりダイナミカルに捉え,自閉症スペクトラム障害における神経ネットワーク障害の新たな一面を浮き彫りにする.さらにクラスタリング分析や脳活シミュレータを用いることで,臨床的異質性や併存する精神疾患に配慮した個別化治療システムの構築を目指した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳活動シミュレータにおいて,脳生理学的に観測される発火パターンを再現する神経システムを構築し,興奮性/抑制性ニューロン比率や局所的ネットワーク構造,領野間結合に関するパラメータに着目してASD特徴を生成するダイナミカル神経ネットワーク構造の病理パラメータ領域の探索を検討した(Nobukawa et al., 2021).また,カオス共鳴機構を利用し,注意欠如多動症の乱れを即応的に正常化するアルゴリズムを開発し,モデルシミュレーションでの効果検証を実施した(Nobukawa et al., 2021).これらの手法の開発は個別化治療を講じる上で重要な役割を果たすと考えられる.

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

    (5件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件)

  • [雑誌論文] Hub structure in functional network of EEG signals supporting high cognitive functions in older individuals2023

    • 著者名/発表者名
      Mayuna Tobe, Sou Nobukawa, Kimiko Mizukami, Megumi Kawaguchi, Masato Higashima, Yuji Tanaka, Teruya Yamanishi, Tetsuya Takahashi
    • 雑誌名

      Front Aging Neurosci.

      巻: 15 ページ: 1130428-1130428

    • DOI

      10.3389/fnagi.2023.1130428

    • 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] Enhanced temporal complexity of EEG signals in older individuals with high cognitive functions2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Iinuma, Sou Nobukawa, Kimiko Mizukami, Megumi Kawaguchi, Masato Higashima, Yuji Tanaka, Teruya Yamanishi, Tetsuya Takahashi
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnins.2022.878495

    • 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] Alteration of Neural Network Activity With Aging Focusing on Temporal Complexity and Functional Connectivity Within Electroencephalography2022

    • 著者名/発表者名
      Momo Ando, Sou Nobukawa, Mitsuru Kikuchi, Tetsuya Takahashi
    • 雑誌名

      Front Aging Neurosci.

      巻: 14 ページ: 793298-793298

    • DOI

      10.3389/fnagi.2022.793298

    • 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] An Approach for Stabilizing Abnormal Neural Activity in ADHD Using Chaotic Resonance2021

    • 著者名/発表者名
      Nobukawa Sou、Wagatsuma Nobuhiko、Nishimura Haruhiko、Doho Hirotaka、Takahashi Tetsuya
    • 雑誌名

      Frontiers in Computational Neuroscience

      巻: 15 ページ: 726641-726641

    • DOI

      10.3389/fncom.2021.726641

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of steady-state response versus excitatory/inhibitory balance on spiking synchronization in neural networks with log-normal synaptic weight distribution2021

    • 著者名/発表者名
      Nobukawa Sou、Wagatsuma Nobuhiko、Ikeda Takashi、Hasegawa Chiaki、Kikuchi Mitsuru、Takahashi Tetsuya
    • 雑誌名

      Cognitive Neurodynamics

      巻: - 号: 4 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1007/s11571-021-09757-z

    • 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

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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