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Real-time precision functional network mapping of the human brain for neurosurgical applications

研究課題

研究課題/領域番号 21K09149
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56010:脳神経外科学関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

Bagarinao E.  名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (00443218)

研究分担者 礒田 治夫  聖隷クリストファー大学, リハビリテーション科学研究科, 臨床教授 (40223060)
前澤 聡  名古屋大学, 医学部附属病院, 助教 (90566960)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードprecision mapping / real-time fMRI / functional connectivity / essential tremor / resting-state fMRI / human connectome / resting state fMRI / neurosurgery
研究開始時の研究の概要

Advances in brain imaging research have significantly improved our understanding of the brain's functions and its functional organization, yet their clinical applications remain very limited. This research aims to bridge this gap by developing a system that can be used to generate individualized, highly reliable, and reproducible functional connection profile of the human brain in real-time that can be used for neurosurgical applications including preoperative planning and during online intraoperative assessment.

研究成果の概要

本研究では、脳神経外科領域への応用を目的として、安静時機能的MRIを用いて、ヒトの脳の結合プロファイルを、個々に、信頼性・再現性高く、リアルタイムに構築するシステムを開発した。そのために、異なる大規模脳ネットワークへの領域の機能的結合を定量化するネットワーク指標である機能的結合重複比(FCOR)を用いた。その結果、全脳FCORマップをリアルタイムで構築できることが実証された。また、多数のデータを用いて再現性の高いFCORマップを作成することができた。FCOR解析は、視床切開術前後の本態性振戦患者の結合性変化を同定することにも成功し、FCORを脳神経外科手術に応用できる可能性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Our results demonstrated the feasibility of using FCOR analysis to extensively evaluate alterations in brain network before and after neurosurgical operations. Real-time construction of FCOR maps could also enable intraoperative assessment of the brain connectome during surgery.

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 9件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Cerebellar and thalamic connector hubs facilitate the involvement of visual and cognitive networks in essential tremor2024

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao, Satoshi Maesawa, Sachiko Kato, Manabu Mutoh, Yoshiki Ito, Tomotaka Ishizaki, Takafumi Tanei, Takashi Tsuboi, Masashi Suzuki, Hirohisa Watanabe, Minoru Hoshiyama, Haruo Isoda, Masahisa Katsuno, Gen Sobue, Ryuta Saito
    • 雑誌名

      Parkinsonism & Related Disorders

      巻: 121 ページ: 106034-106034

    • DOI

      10.1016/j.parkreldis.2024.106034

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic resonance-guided focused ultrasound thalamotomy restored distinctive resting-state networks in patients with essential tremor2023

    • 著者名/発表者名
      Kato Sachiko、Maesawa Satoshi、Bagarinao Epifanio、Nakatsubo Daisuke、Tsugawa Takahiko、Mizuno Satomi、Kawabata Kazuya、Tsuboi Takashi、Suzuki Masashi、Shibata Masashi、Takai Sou、Ishizaki Tomotaka、Torii Jun、Mutoh Manabu、Saito Ryuta、Wakabayashi Toshihiko、Katsuno Masahisa、Ozaki Norio、Watanabe Hirohisa、Sobue Gen
    • 雑誌名

      Journal of Neurosurgery

      巻: 138 号: 2 ページ: 306-317

    • DOI

      10.3171/2022.5.jns22411

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Functional connector hubs in the cerebellum2022

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Kazuya、Bagarinao Epifanio、Watanabe Hirohisa、Maesawa Satoshi、Mori Daisuke、Hara Kazuhiro、Ohdake Reiko、Masuda Michihito、Ogura Aya、Kato Toshiyasu、Koyama Shuji、Katsuno Masahisa、Wakabayashi Toshihiko、Kuzuya Masafumi、Hoshiyama Minoru、Isoda Haruo、Naganawa Shinji、Ozaki Norio、Sobue Gen
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 257 ページ: 119263-119263

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2022.119263

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Involvement of cerebellar and subcortical connector hubs in schizophrenia2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Maeri、Bagarinao Epifanio、Shimamoto Masanori、Iidaka Tetsuya、Ozaki Norio
    • 雑誌名

      NeuroImage: Clinical

      巻: 35 ページ: 103140-103140

    • DOI

      10.1016/j.nicl.2022.103140

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Reproducibility of functional connectivity metrics estimated from resting-state functional MRI with differences in days, coils, and global signal regression2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Sanae、Bagarinao Epifanio、Isoda Haruo、Koyama Shuji、Watanabe Hirohisa、Maesawa Satoshi、Hara Kazuhiro、Katsuno Masahisa、Naganawa Shinji、Ozaki Norio、Sobue Gen
    • 雑誌名

      Radiological Physics and Technology

      巻: 15 号: 4 ページ: 298-310

    • DOI

      10.1007/s12194-022-00670-6

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Connectivity impairment of cerebellar and sensorimotor connector hubs in Parkinson’s disease2022

    • 著者名/発表者名
      Bagarinao Epifanio、Kawabata Kazuya、Watanabe Hirohisa、Hara Kazuhiro、Ohdake Reiko、Ogura Aya、Masuda Michihito、Kato Toshiyasu、Maesawa Satoshi、Katsuno Masahisa、Sobue Gen
    • 雑誌名

      Brain Communications

      巻: 4 号: 5

    • DOI

      10.1093/braincomms/fcac214

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Reserve and Maintenance in the Aging Brain: A Longitudinal Study of Healthy Older Adults2022

    • 著者名/発表者名
      Bagarinao Epifanio、Watanabe Hirohisa、Maesawa Satoshi、Kawabata Kazuya、Hara Kazuhiro、Ohdake Reiko et al.
    • 雑誌名

      eneuro

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1523/eneuro.0455-21.2022

    • 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] Multitier Network Analysis Using Resting-state Functional MRI for Epilepsy Surgery2022

    • 著者名/発表者名
      MAESAWA Satoshi、BAGARINAO Epifanio、NAKATSUBO Daisuke、ISHIZAKI Tomotaka、TAKAI Sou、TORII Jun、KATO Sachiko、SHIBATA Masashi、WAKABAYASHI Toshihiko、SAITO Ryuta
    • 雑誌名

      Neurologia medico-chirurgica

      巻: 62 号: 1 ページ: 45-55

    • DOI

      10.2176/nmc.oa.2021-0173

    • NAID

      130008141860

    • ISSN
      0470-8105, 1349-8029
    • 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] Characteristics of Neural Network Changes in Normal Aging and Early Dementia2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hirohisa、Bagarinao Epifanio、Maesawa Satoshi、Hara Kazuhiro、Kawabata Kazuya、Ogura Aya、Ohdake Reiko、Shima Sayuri、Mizutani Yasuaki、Ueda Akihiro、Ito Mizuki、Katsuno Masahisa、Sobue Gen
    • 雑誌名

      Frontiers in Aging Neuroscience

      巻: 13 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnagi.2021.747359

    • 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] Resting State Networks Related to the Maintenance of Good Cognitive Performance During Healthy Aging2021

    • 著者名/発表者名
      Maesawa Satoshi、Mizuno Satomi、Bagarinao Epifanio、Watanabe Hirohisa、Kawabata Kazuya、Hara Kazuhiro、Ohdake Reiko、Ogura Aya、Mori Daisuke、Nakatsubo Daisuke、Isoda Haruo、Hoshiyama Minoru、Katsuno Masahisa、Saito Ryuta、Ozaki Norio、Sobue Gen
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnhum.2021.753836

    • 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] Bridging large-scale cortical networks: Integrative and function-specific hubs in the thalamus2021

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Kazuya、Bagarinao Epifanio、Watanabe Hirohisa、Maesawa Satoshi、Mori Daisuke、Hara Kazuhiro、Ohdake Reiko、Masuda Michihito、Ogura Aya、Kato Toshiyasu、Koyama Shuji、Katsuno Masahisa、Wakabayashi Toshihiko、Kuzuya Masafumi、Hoshiyama Minoru、Isoda Haruo、Naganawa Shinji、Ozaki Norio、Sobue Gen
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 24 号: 10 ページ: 103106-103106

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.103106

    • 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
  • [学会発表] Advancing real-time functional MRI for neurosurgical applications: Precision functional network mapping of the human brain2023

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao
    • 学会等名
      BrainConnects 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Involvement and potential role of the brain's connector hub regions in essential tremor2023

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao, Satoshi Maesawa, Sachiko Kato, Ryuta Saito
    • 学会等名
      46th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Impairments of connector hubs in brain disorders2023

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao
    • 学会等名
      25th Congress of Japan Human Brain Mapping Society
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Characteristics of the aging brain of healthy older adults: A longitudinal study2022

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao, Hirohisa Watanabe, Satoshi Maesawa, Kazuya Kawabata, Kazuhiro Hara, Reiko Ohdake, Aya Ogura, Daisuke Mori, Shuji Koyama, Masahisa Katsuno, Minoru Hoshiyama, Haruo Isoda, Shinji Naganawa, Norio Ozaki, Gen Sobue
    • 学会等名
      45th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Brain imaging: From functional mapping to mind reading2021

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao
    • 学会等名
      39th Samahang Pisika ng Pilipinas Physics Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Schizophrenia significantly impacts the overall connectivity strength of brain hubs2021

    • 著者名/発表者名
      Epifanio Bagarinao, Maeri Yamamoto, Masanori Shimamoto, Norio Ozaki
    • 学会等名
      44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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