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活動時機能画像のエントロピー解析を用いた発達性読み書き障害の脳活動の解明研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K20514
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分9:教育学およびその関連分野
研究機関新潟大学

研究代表者

鈴木 雄治  新潟大学, 脳研究所, 准教授 (90529851)

研究分担者 酒多 穂波  中京大学, 心理学部, 任期制講師 (50804548)
小枝 達也  国立研究開発法人国立成育医療研究センター, こころの診療部, 部長 (70225390)
渡辺 将樹  新潟大学, 脳研究所, 助教 (40345517)
植木 智志  新潟大学, 医歯学総合病院, 講師 (90595117)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2024年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
キーワードエントロピー解析 / functional MRI / 学習障害 / 活動時 / 読字機能 / 発達性読み書き障害(Dyslexia) / エントロピー脳機能解析 / functionalMRI
研究開始時の研究の概要

発達性読み書き障害、主に音韻処理に関する特異的な発達障害を呈し、約2%弱の学童が困難な状況にあると報告されている。適切な早期治療介入の機会が増し一定の効果が見込めるようになったが、読字における脳活動の異常メカニズムは解明されていな為、より高次な学習である漢字の読字や書字に対する効果的な介入は困難な状況のまま残されている。本研究では、超高磁場MRI装置のもつ特性を最大限に利用した脳機能画像のエントロピーに着目し、安静時及び読書時における脳活動に起因するエントロピー解析方法を開発し、異常活動部位及び異常ネットワークの分析からDyslexia特有な脳活動のメカニズムに迫る。

研究実績の概要

発達性読み書き障害(Dyslexia)は、主に音韻処理に関する特異的な発達障害を呈し、約
2%弱の学童が困難な状況にあると報告されている。適切な早期治療介入の機会が増し一定の効果が見込めるようになったが、読字における脳活動の異常メカニズムは解明されていない為、より高次な学習である漢字の読字や書字に対する効果的な介入は困難な状況のまま残されている。本研究では、超高磁場MRI装置のもつ特性を最大限に利用した脳機能画像のエントロピー解析に着目し、安静時及び読書時における脳活動の解析方法の開発研究を進める。fMRIデータにはミクロな機能連結の状態を反映する情報が含まれており、信号時系列のエントロピー解析によってランダムネス(複雑さの度合い)を評価できる。7.0T-fMRIの高空間分解能及び高信号雑音比を最大限に活かした撮像方法を用いることにより、個々の到達レベルに合わせた「読み」といった複雑な活動時の脳機能の詳細な評価を可能にするものと考えている。我々が提唱する情報理論的観点からのエントロピー解析は、脳活動をダイナミックに捉えてDyslexia特有の脳活動の異常メカニズムの評価を行う試みで、これは世界で類のない独創性・新規性があり、そこから得られる研究結果はDyslexia 児のみならず学校教育をはじめとした社会全体に大きな影響をもたらすことが期待できる挑戦的な研究である。新たなる非侵襲的な解析方法の開発は、様々な医療介入に伴う異常活動部位やパターンの変化の検出に繋がり、Dyslexiaの客観的な診断方法の開発や効果判定のツールとなることが期待できる。これは、問題を抱える児童の社会的及び精神的困難さの理解や適切な環境・医療介入を与えることに貢献し、さらなる社会的状況の困難さの回避を可能とする。
え

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

昨年度までと異なりコロナ感染症の影響は軽減し、学童児を対象とした観察研究を進めることが可能となった。昨年度に成人ボランティアを中心に撮像を進め撮像方法を確定するとともに得られたデータをもとに解析方法の検討をベースに、小児に適した解析および撮像方法を確立した。成人に比して撮像は困難ではあったが、読字に関するタスクは「ひらがな」「単語」「短文」に固定してそれぞれの読字における脳機能の解析をすすめる。6歳から14歳の学童時における読字活動時のfMRIの撮像に加えてDyslexia児の撮像を開始し、読字における脳活動のエントロピーを各ボクセル毎にマッピングする解析方法を確立し比較検討を始めた。
両者における読字における困難さを反映することが示唆する結果(前頭葉の機能)が得られる解析方法の確立にめどが立ち、次年度にはさらなる検討を進める目的で、被験者の獲得および撮像を進めていく。

今後の研究の推進方策

本年度にて、撮像方法及び機能画像のタスクに関する検討は終了し、学童児(定型発達児)及びDyslexia児の撮像を開始した。エントロピー解析の分析方法の開発も概ね順調に推移し、従来のfMRI同様に、活動時のエントロピーをボクセル単位でマッピングできるようになり、その相違点につき検討可能となることが期待できる。
さらなる改善点として、小児特有の撮像時における問題点を解決し、Dyslexia児と定型発達児に可能な撮像方法で撮像を進めていく。本年度に被験者を積み重ねてDyslexia児の読字における脳活動の特徴を描出する解析方法の確立を進めていく。最終的にはDyslexia児の困難さを理解できるよう、脳機能メカニズムの解明および読字に対する困難さの客観的な状態評価(指標)を目指す。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (21件) (うち国際共著 1件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 18件)

  • [雑誌論文] Age-Dependent Changes in Regulation of Water Inflow Into the Vitreous Body2023

    • 著者名/発表者名
      Ueki Satoshi、Suzuki Yuji、Nakamura Yukimi、Igarashi Hironaka
    • 雑誌名

      Investigative Opthalmology & Visual Science

      巻: 64 号: 12 ページ: 22-22

    • DOI

      10.1167/iovs.64.12.22

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Changes in functional connectivity among vestibulo-visuo-somatosensory and spatial cognitive cortical areas in persistent postural-perceptual dizziness: resting-state fMRI studies before and after visual stimulation2023

    • 著者名/発表者名
      Yagi Chihiro、Morita Yuka、Yamagishi Tatsuya、Ohshima Shinsuke、Izumi Shuji、Takahashi Kuniyuki、Watanabe Masaki、Itoh Kosuke、Suzuki Yuji、Igarashi Hironaka、Horii Arata
    • 雑誌名

      Frontiers in Neurology

      巻: 14 ページ: 1215004-1215004

    • DOI

      10.3389/fneur.2023.1215004

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spasm of Near Reflex in a Patient with Autism Spectrum Disorder: A Case Report2023

    • 著者名/発表者名
      Ueki Satoshi、Hasegawa Yukari、Hatase Tetsuhisa、Hanyu Takako、Egawa Jun、Miki Atsushi、Fukuchi Takeo
    • 雑誌名

      Reports

      巻: 6 号: 3 ページ: 38-38

    • DOI

      10.3390/reports6030038

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-function relationship between magnetic resonance imaging lesion areas and visual field defects in initial optic neuritis with altitudinal hemianopsia2023

    • 著者名/発表者名
      Ochi Hirotaka、Kurimoto Takuji、Yamagami Akiko、Goto Katsutoshi、Miki Atsushi、Kawai Manami、Ishikawa Hitoshi、Matsuzaki Mitsuhiro、Kondo Miho、Mochizuki Yoshihito、Kimura Akiko、Maekubo Tomoyuki、Chuman Hideki、Ueki Satoshi、Nakamura Makoto
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Ophthalmology

      巻: 67 号: 5 ページ: 618-627

    • DOI

      10.1007/s10384-023-01008-4

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Corticobasal syndrome mimicking Foix-Chavany-Marie syndrome with suggested 4-repeat tauopathy by tau PET2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Kosei、Kuroha Yasuko、Hatakeyama Masahiro、Kimura Atsushi Michael、Nakamura Yukimi、Murakami Yoshihiro、Watanabe Masaki、Igarashi Hironaka、Takahashi Tetsuya、Shimada Hitoshi
    • 雑誌名

      BMC Geriatrics

      巻: 23 号: 1 ページ: 838-838

    • DOI

      10.1186/s12877-023-04564-z

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] ディスレクシア解読指導アプリケーションによる音読困難の改善効果2023

    • 著者名/発表者名
      関戸雄貴 小枝達也
    • 雑誌名

      日本小児科学会雑誌

      巻: 127 ページ: 429-434

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Blood Cerebrospinal Fluid Barrier Function Disturbance Can Be Followed by Amyloid-β Accumulation2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Yuji、Nakamura Yukimi、Igarashi Hironaka
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Medicine

      巻: 11 号: 20 ページ: 6118-6118

    • DOI

      10.3390/jcm11206118

    • 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] Gaze instability after exposure to moving visual stimuli in patients with persistent postural-perceptual dizziness2022

    • 著者名/発表者名
      Yagi Chihiro、Morita Yuka、Yamagishi Tatsuya、Ohshima Shinsuke、Izumi Shuji、Takahashi Kuniyuki、Itoh Kosuke、Suzuki Yuji、Igarashi Hironaka、Horii Arata
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 16 ページ: 1056556-1056556

    • DOI

      10.3389/fnhum.2022.1056556

    • 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] SWI by 7T MR Imaging for the Microscopic Imaging Diagnosis of Astrocytic and Oligodendroglial Tumors2022

    • 著者名/発表者名
      Natsumeda M.、Matsuzawa H.、Watanabe M.、Motohashi K.、Gabdulkhaev R.、Tsukamoto Y.、Kanemaru Y.、Watanabe J.、Ogura R.、Okada M.、Kurabe S.、Okamoto K.、Kakita A.、Igarashi H.、Fujii Y.
    • 雑誌名

      American Journal of Neuroradiology

      巻: 43 号: 11 ページ: 1575-1581

    • DOI

      10.3174/ajnr.a7666

    • 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] One-year recurrence rate of Graves ophthalmopathy presenting as diplopia in the primary position after varied doses of intravenous methylprednisolone followed by oral prednisolone with dosing based on the magnetic resonance imaging findings2022

    • 著者名/発表者名
      Ueki Satoshi、Hasegawa Yukari、Hatase Tetsuhisa、Kiyokawa Megumi、Fukuchi Takeo
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Ophthalmology

      巻: 67 号: 1 ページ: 91-96

    • DOI

      10.1007/s10384-022-00954-9

    • 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] Posterior microphthalmos with achievement of good visual acuity and disappearance of papillomacular retinal folds: a case report2022

    • 著者名/発表者名
      Hanyu Takako、Ueki Satoshi、Hasegawa Yukari、Kiyokawa Megumi、Fukuchi Takeo
    • 雑誌名

      BMC Ophthalmology

      巻: 22 号: 1 ページ: 424-424

    • DOI

      10.1186/s12886-022-02648-9

    • 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] Comparison of non-invasive, scalp-recorded auditory steady-state responses in humans, rhesus monkeys, and common marmosets2022

    • 著者名/発表者名
      Konoike Naho、Iwaoki Haruhiko、Miwa Miki、Sakata Honami、Itoh Kosuke、Nakamura Katsuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 9210-9210

    • DOI

      10.1038/s41598-022-13228-8

    • 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] Differential volume reductions in the subcortical, limbic, and brainstem structures associated with behavior in Prader Willi syndrome2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada K, Watanabe M, Suzuki K
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 4978-4978

    • DOI

      10.1038/s41598-022-08898-3

    • 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] Hyperopic anisometropia with a shorter axial length ipsilateral to the ptotic eye in children with congenital ptosis.2021

    • 著者名/発表者名
      Ueki S, Suzuki Y, Kiyokawa M, Hanyu T, Fukuchi T.
    • 雑誌名

      BMC Ophthalmol.

      巻: 21 号: 1 ページ: 358-358

    • DOI

      10.1186/s12886-021-02126-8

    • 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] Altered Functional Network Architecture of the Brain in Prader Willi Syndrome2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada K, Suzuki K, Watanabe M
    • 雑誌名

      Brain Connectivity

      巻: 62 ページ: 174-179

    • DOI

      10.1089/brain.2020.0914

    • 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] Reduced pituitary volume with relative T1 shortening correlates with behavior in Prader-Willi syndrome2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada K, Suzuki K, Watanabe M
    • 雑誌名

      Biomarkers in Neuropsychiatry

      巻: 5 ページ: 10039-10039

    • DOI

      10.1016/j.bionps.2021.100039

    • 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] Application of 7 tesla magnetic resonance imaging for pediatric neurological disorders: Early clinical experience2021

    • 著者名/発表者名
      Yamada K,Yoshimura J, Watanabe M, Suzuki K
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Imaging Science

      巻: 11 ページ: 65-65

    • DOI

      10.25259/jcis_185_2021

    • 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] Retinal Aquaporin-4 and Regulation of Water Inflow Into the Vitreous Body2021

    • 著者名/発表者名
      Ueki Satoshi、Suzuki Yuji、Igarashi Hironaka
    • 雑誌名

      Investigative Opthalmology & Visual Science

      巻: 62 号: 2 ページ: 24-24

    • DOI

      10.1167/iovs.62.2.24

    • 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] Skull diplo? is rich in aquaporin-42020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Yuji、Kitaura Hiroki、Nakamura Yukimi、Kakita Akiyoshi、Huber Vincent J.、Capozzoli Nicholas、Kwee Ingrid L.、Nakada Tsutomu
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 6 号: 1 ページ: e03259-e03259

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2020.e03259

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Cerebellar Volumes Associate with Behavioral Phenotypes in Prader-Willi Syndrome2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Kenichi、Watanabe Masaki、Suzuki Kiyotaka、Suzuki Yuji
    • 雑誌名

      The Cerebellum

      巻: 19 号: 6 ページ: 778-787

    • DOI

      10.1007/s12311-020-01163-1

    • 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] Participant-driven Simulation Protocol With a Mock Scanner for Pediatric Magnetic Resonance Neuroimaging Preparation Without Sedation2020

    • 著者名/発表者名
      Yamada Kenichi、Suzuki Yuji、Ueki Satoshi、Itoh Kosuke、Watanabe Masaki、Suzuki Kiyotaka、Igarashi Hironaka
    • 雑誌名

      Clinical Simulation in Nursing

      巻: 47 ページ: 40-47

    • DOI

      10.1016/j.ecns.2020.07.002

    • 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

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-12-25  

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