機械学習を用いた脳内物質によるADHD児のサブタイプ分類とその神経生物学的基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 23K12814
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分09060:特別支援教育関連
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 山下 雅俊 福井大学, 子どものこころの発達研究センター, 特命助教 (50828928)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ADHD / 機械学習 / 脳内物質 / 認知機能 / 脳機能 / 注意欠如・多動症 / サブタイプ

研究開始時の研究の概要

本研究は、教師なし機械学習を用いることで、神経伝達物質やアミノ酸から注意欠如・多動症（ADHD）児のサブタイプ分類を行い、そのサブタイプごとの行動・認知・神経基盤を探る。このような試みは国内外を含めて報告されておらず、極めて独創的な取り組みであるのと共に、ADHDの多様性への理解と個々の特徴に合った精度の高い診療、教育、介入方法の開発に貢献する可能性がある。

研究実績の概要

教師なし機械学習を用いたADHD児のサブタイプ分類について、その特徴量となる尿中の神経伝達物質とアミノ酸、サブタイプ分類後の比較指標となるMRIによる脳活動・脳構造、心理・認知機能のデータ収集を開始した。その成果として、神経発達症児99例（うちADHDおよび重複診断の小児50例。目標症例数120例）と定型発達児111例（目標数50例）の各種データを収集した。また、外部データを利用し、656例のADHD児を対象とした、認知機能指標からサブタイプ分類を行うという別の切り口からの成果を、国際誌Psychological Medicineに投稿し、現在、再査読後修正中である。

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

目標症例数としてADHD児では120例、定型発達児では50例を設定した。現在、重複診断を含むADHD児では50例、定型発達児では111例の各種データを収集した。同時に、解析も順調に進めており、この課題に関連した成果報告もおこなった。

今後の研究の推進方策

現在、尿中の神経伝達物質の解析は終了しており、これからアミノ酸や脳構造などの解析をおこなう。なお、今年度中にこれらの指標を用いた機械学習解析を行い、その成果を国際誌に投稿する予定である。

研究成果

• [国際共同研究] Korea Brain Research Institute(韓国)
• [雑誌論文] Association of chronotype with language and episodic memory processing in children: Implications for brain structure (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M., Shou, Q., & Mizuno, Y.
  • 雑誌名: Preprint in the Research Square 巻: －
  • DOI: 10.21203/rs.3.rs-3971512/v1
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Child Developmental MRI (CDM) project: protocol for a multi-centre, cross-sectional study on elucidating the pathophysiology of attention-deficit/hyperactivity disorder and autism spectrum disorder through a multi-dimensional approach (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M., Kagitani-Shimono, K., Hirano, Y., Hamatani, S., Nishitani, S., Yao, A., Kurata, S., Kosaka, H., Jung, M., Yoshida, T., Sasaki, T., Matsumoto, K., Kato, Y., Nakanishi, M., Tachibana, M., Mohri, I., Tsuchiya, K. J., Tsujikawa, T., Okazawa, H., Shimizu, E., … Mizuno, Y.
  • 雑誌名: BMJ Open 巻: 13 号: 6 ページ: e070157-e070157
  • DOI: 10.1136/bmjopen-2022-070157
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Consensus Paper: Cerebellum and Ageing (2023)
  • 著者名/発表者名: Arleo, A., ... (ほか25名)., Sekiyama, K., Yamashita, M., & Manto, M.
  • 雑誌名: The Cerebellum 巻: 23 号: 2 ページ: 802-832
  • DOI: 10.1007/s12311-023-01577-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Association of Chronotype with Language and Episodic Memory Processing in children: Implications for Brain Structure (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, M., Shou, Q., & Mizuno, Y.
  • 学会等名: the Society of Biological Psychiatry 2024 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 教師なし機械学習を用いた認知機能によるADHD児のサブタイプ分類と各サブタイプにおける脳構造の特徴 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下雅俊，寿秋露，水野賀史
  • 学会等名: 第28回認知神経科学会学術集会
• [学会発表] Tryptophan誘発性疲労に依存した不注意行動について (2023)
  • 著者名/発表者名: 山本隆宣，山下雅俊
  • 学会等名: 第28回認知神経科学会学術集会
• [学会発表] 子ども発達脳プロジェクト：多機関共同と多面的評価による ADHDとASDの病態解明とバイオマーカーの確立に向けて (2023)
  • 著者名/発表者名: 山下雅俊，下野九理子，平野好幸，濱谷沙世，西谷正太，友田明美，水野賀史
  • 学会等名: 第65回日本小児神経学会学術集会