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リハビリテーション中の「やる気」 の脳ネットワーク

研究課題

研究課題/領域番号 21K19749
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

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
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

疋島 啓吾  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30420219)

研究分担者 釣木澤 朋和  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (10716210)
研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
キーワード脳機能超音波イメージング / 超音波イメージング / 脳ネットワーク / 超音波
研究開始時の研究の概要

自由行動中において、脳深部を含む脳広域の機能ネットワークを評価することは容易でない。本研究では、超音波を用いた新たな脳機能イメージングを用いて、げっ歯類の自由行動中の脳機能ネットワーク計測を確立する。確立した技術により、運動リハビリテーションに関わる脳機能ネットワークを明らかにし、将来的に機能回復を効率的に促進する新たなニューロリハビリテーション法の開発につなげる。

研究実績の概要

覚醒状態のマウスを対象に、新たに開発した脳機能超音波イメージングと既存の脳機能MRIを用いた安静時脳機能ネットワーク計測を実施した。デフォルトモードネットワークを含む多くのネットワークが両方法で共通する解剖領域に分布することが確認された。しかし、聴覚や感覚運動など、一部のネットワークはMRIとは異なる安静時の機能的結合性を示した。このため、超音波による脳機能ネットワークの信頼性を評価するため、MRI計測と同様の騒音環境下での超音波計測実験を実施した。その結果、騒音の強度が増加するにつれて、超音波によって計測される聴覚や感覚運動ネットワークの機能的結合性がMRI計測と近づくことが明らかとなった。また、MRIの騒音を音刺激として用いた実験では、聴覚伝導路を形成する視床の内側膝状体や大脳皮質の一次聴覚野の活動(脳血流量が22%増加)が確認された。一方で、感覚運動領域ではMRIの騒音による脳血流量が減少(7%減少)することが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初の計画より遅れているが、新たな発見、知見、研究の糸口が得られた。

今後の研究の推進方策

今年度計画した運動中の脳機能ネットワーク計測のための実験を実施する。

報告書

(3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
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 2022 2021

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

  • [雑誌論文] Silencing dentate newborn neurons alters excitatory/inhibitory balance and impairs behavioral inhibition and flexibility2024

    • 著者名/発表者名
      Li Haowei、Tamura Risako、Hayashi Daiki、Asai Hirotaka、Koga Junya、Ando Shota、Yokota Sayumi、Kaneko Jun、Sakurai Keisuke、Sumiyoshi Akira、Yamamoto Tadashi、Hikishima Keigo、Tanaka Kazumasa Z.、McHugh Thomas J.、Hisatsune Tatsuhiro
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 10 号: 2

    • DOI

      10.1126/sciadv.adk4741

    • 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] Functional ultrasound reveals effects of MRI acoustic noise on brain function2023

    • 著者名/発表者名
      Keigo Hikishima, Tomokazu Tsurugizawa, Kazumi Kasahara, Ryusuke Hayashi, Ryo Takagi, Kiyoshi Yoshinaka, Naotaka Nitta
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 281 ページ: 120382-120382

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2023.120382

    • 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] Brain-wide mapping of resting-state networks in mice using high-frame rate functional ultrasound2023

    • 著者名/発表者名
      Keigo Hikishima, Tomokazu Tsurugizawa, Kazumi Kasahara, Ryo Takagi, Kiyoshi Yoshinaka, Naotaka Nitta
    • 雑誌名

      NeuroImage

      巻: 279 ページ: 120297-120297

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2023.120297

    • 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] Editorial: Manganese-Enhanced MRI: A New Avenue of Functional and Structural Imaging in Neuroscience2022

    • 著者名/発表者名
      Osanai M, Hikishima K and Onoe H
    • 雑誌名

      Frontiers in Neural Circuits

      巻: 16 ページ: 918500-918500

    • DOI

      10.3389/fncir.2022.918500

    • 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
  • [学会発表] Temporal shifts in the brain-wide network associated with the learning of new motor skills2023

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kasahara、Keigo Hikishima、Mariko Nakata、Tomokazu Tsurugizawa、Noriyuki Higo、Kenji Doya
    • 学会等名
      The 46th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波による自閉スペクトラム症モデルマウスの脳ネットワーク解析2023

    • 著者名/発表者名
      疋島 啓吾、葭仲 潔、新田 尚隆、水間 広
    • 学会等名
      第21回 産総研・産技連LS-BT合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Brain-wide and high-resolution mapping of resting-state networks in awake mice using functional ultrasound imaging2022

    • 著者名/発表者名
      疋島啓吾
    • 学会等名
      NEURO2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 超音波で脳ネットワークを見る2022

    • 著者名/発表者名
      疋島 啓吾
    • 学会等名
      日本超音波医学会 第34回関東甲信越地方会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [産業財産権] 超音波装置、頭部ホルダ及び超音波信号処理方法2021

    • 発明者名
      疋島啓吾、新田尚隆、葭仲潔
    • 権利者名
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-07-13   更新日: 2024-12-25  

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