高空間分解能ｆＭＲＩによるヒト下側頭葉の物体選択性領域群に関する研究

• 研究課題/領域番号: 25242079
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 脳計測科学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 程・ 康 国立研究開発法人理化学研究所, 脳科学総合研究センター, 副チームリーダー (70425635)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2016年度)
• 配分額: 45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円); 2016年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2015年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2014年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2013年度: 13,000千円 (直接経費: 10,000千円、間接経費: 3,000千円)
• キーワード: ヒト / 物体視 / 下側頭葉皮質 / 物体選択性領域群 / 高空間分解能fMRI / 高空間改造能fMRI / 高空間解像能fMRI

研究実績の概要

高空間分解能fMRI技術をもちいて、ヒト下側頭葉皮質後部領域における0.75ミリ程度の局所領域の平均的神経活動の物体カテゴリーレベルおよびサブテゴリーレベルでの選択性を調べた。
本年度は、引き続きヒト下側頭葉皮質（紡錘状回とそのまわりの大脳皮質）で高空間分解能のエコープラナーイメージング（EPI）撮像法を行うため必要の信号雑音比（SNR）を高める実験を行った。そのために、新しく開発したパラレルイメージング技術と専用の多チャンネル受信RFコイルを用いて、ファントムを健常なヒト被験者を対象に使って撮像パラメーターを調整し、実験を進めた。
次に、低空間分解能（面内解像度～３－４ミリ）のEPI撮像法と色々なカテゴリーの物体（ヒトの顔、街並、普通の物体、その他）刺激を用いて、個々の被験者の紡錘状回とそのまわりの大脳皮質について各カテゴリーに対する選択性を持つ物体関連領域（物体のカテゴリーによらず、物体を見るときに共通に賦活される外側後頭複合領域「lateral occipital complex = LOC野」、顔に対する選択的反応する紡錘状回顔領域「fusiform face area = FFA野」および街並に対する選択的反応する海馬傍回場所領域「parahippocampal place area = PPA野」）を同定した。
最後に、各被験者のFFA野に対して、低解像度（～3.5ミリ）と高解像度（～0.75ミリ）の実験を行い、それぞれの解像度で、顔刺激に対する選択性と他のカテゴリーの物体刺激に対する選択性を比較した。高い解像度の実験では、顔刺激に対して高い選択性を示す結果を確認することができた。現在は、これらの結果を定量化し、ヒト下側頭葉皮質後部領域における物体視コラム構造の構成について研究を進めている。
本年度は最終年度なので、いままで得たデータをまとめ、二本の論文の投稿を準備している。

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

高空間解像能fMRIを用いて、ヒト下側頭葉皮質物体選択性領域群の同定することに成功した。さらに、FFA野における顔刺激に対して高い選択性を確認した。これらの実験方法と結果は、今後ヒト下側頭葉皮質後部領域における物体視コラム構造の解明に大きく寄与するものである。

今後の研究の推進方策

複数の被験者で、FFA野における顔刺激に対して高い選択性の結果を再現する。これらの結果を基づいて、ヒトヒト下側頭葉皮質後部領域における物体視コラム構造の構成を定量的に調べる。現在、いままで得たデータをまとめ、二本の論文の投稿を準備している。

研究成果

• [雑誌論文] Hue selectivity in human visual cortex revealed by functional magnetic resonance imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: Kuriki, I., Sun, P., Ueno, K., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 25 号: 12 ページ: 4869-4884
  • DOI: 10.1093/cercor/bhv198
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neural basis of decision-making guided by emotional outcomes (2015)
  • 著者名/発表者名: Katahira K, Matsuda Y-T., Fujimura T., Ueno K., Asamizuya T., Suzuki C., Cheng K., Okanoya K., Okada K.
  • 雑誌名: Journal of Neurophysiology 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 3056-3068
  • DOI: 10.1152/jn.00564.2014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural encoding of opposing strategy values in anterior and posterior cingulate cortex. (2015)
  • 著者名/発表者名: Wan X.-H., Cheng, K., and Tanaka, K.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: - 号: 5 ページ: 752-759
  • DOI: 10.1038/nn.3999
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] What we have learnt about human primary visual cortex from high-resolution functional magnetic resonance imaging. (2015)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 雑誌名: Magnetic Resonance in Medical Sciences 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural basis of economic bubble behavior. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ogawa, A., Onozaki, T., Mizuno, T., Asamizuya, T., Ueno, K., Cheng, K., & Iriki, A.
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 265 ページ: 37-47
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2014.01.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Demonstration of tuning to stimulus orientation in the human visual cortex : A high-resolution fMRI study with a novel continuous and periodic stimulation paradigm. (2013)
  • 著者名/発表者名: Sun, P., Gardner, J. L., Costagli, M., Ueno, K., Waggoner, R. A., Tanaka, K., and Cheng K
  • 雑誌名: Cerabral Cortex 巻: 27 号: 7 ページ: 1618-29
  • DOI: 10.1093/cercor/bhs149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hand before foot? Cortical somatotopy suggests manual dexterity is primitive and evolved independently of bipedalism (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Ueno K, Ogawa A, Asamizuya T, Suzuki C, Cheng K, Tanaka M, Taoka M, Iwamura Y, Suwa G, Iriki A
  • 雑誌名: Philosophical Transactions Royal Society B 巻: 368 号: 1630 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1098/rstb.2012.0417
  • 査読あり
• [雑誌論文] The implicit processing of categorical and dimensional strategies: an fMRI study of facial emotion perception (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Y, Fujimura T, Katahira K, Okada M, Ueno K, Cheng K, Okanoya K
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 7 ページ: 551-551
  • DOI: 10.3389/fnhum.2013.00551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional signalers of changes in visual stimuli : Cortical responses to increments and decrements in motion coherence. (2012)
  • 著者名/発表者名: Gardner, J. L., Wan, X., Ricciardi, E., Pietrini, P., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 巻: 24 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1093/cercor/bhs294
  • 査読あり
• [学会発表] 機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いた局在脳機能の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 程 康
  • 学会等名: 第９３回日本生理学会シンポジウム「神経回路の階層的情報処理にアプローチする先端的手段」
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター、札幌、北海道
  • 年月日: 2016-03-22
  • 招待講演
• [学会発表] 更なる高時空間解像度 fMRI を用いたヒト全脳機能マッピングを目指して (2016)
  • 著者名/発表者名: 程 康
  • 学会等名: 第１８回ヒト脳機能マッピング学会シンポジウム「ヒト脳回路マップの作成とその臨床応用に向けた最先端MRI技術」
  • 発表場所: 京都大学桂キャンパス、京都、京都府
  • 年月日: 2016-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] Using fMRI to explore human sensory and cognitive functions (2015)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: The 2015 Shanghai Jiaotong University Symposium on Brain-like Computing and Brain-like intelligence
  • 発表場所: 上海、中国
  • 年月日: 2015-12-18
  • 招待講演
• [学会発表] Exploring human visual cortex with high-resolution fMRI (2015)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: Frontiers in Interdisciplinary Neuroscience and Technology 2015 (FINT2015) Conference
  • 発表場所: 杭州、中国
  • 年月日: 2015-09-24
  • 招待講演
• [学会発表] High expectation for ultra high field functional magnetic resonance imaging”. “Siemens Ultra High Field MRI Symposium (2015)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: Siemens Ultra High Field MRI Symposium
  • 発表場所: 杭州、中国
  • 年月日: 2015-09-23
  • 招待講演
• [学会発表] Signaling salient changes in the environment by human are V4 (hV4) and surrounding areas (2015)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: The 6th FAONS Congress and 11th Biennial Conference of China Neuroscience Society Symposium on Visual Neural Circuits and Function
  • 発表場所: 烏鎮、中国
  • 年月日: 2015-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] Category selectivity in human inferotemporal cortex assessed with columnar resolution fMRI (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanskanen, T., Kao, C.H.T., Waggoner, R.A., Ueno, K., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: 第３８回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸、兵庫県
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Characterizing the organization of orientation-tuned face processing in human occipital face area with high spatial resolution fMRI (2015)
  • 著者名/発表者名: Kao, C.H.T., Tanskanen, T., Ueno, K., Waggoner, R.A., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: 第３８回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸、兵庫県
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Event-related fMRI studies in human visual cortex using multiband EPI (2015)
  • 著者名/発表者名: Waggoner, R.A., Tanskanen, T., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: 第３８回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場、神戸、兵庫県
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Evaluation of multiband EPI for event-related fMRI studies (2015)
  • 著者名/発表者名: Waggoner, R.A., Tanskanen, T., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: The International Society for Magnetic Resonance in Medicine (ISMRM) Workshop on Simultaneous Multi-Slice Imaging: Neuroscience & Clinical Applications
  • 発表場所: Pacific Grove, California, USA
  • 年月日: 2015-07-19
  • 国際学会
• [学会発表] Variation in peak local SAR due to coupling – comparison between various pTx array simulation methods (2015)
  • 著者名/発表者名: Gupta S., Waggoner R.A., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: The 23rd Annual Meeting & Exhibition of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2015-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] Interactions between Physiological Noise Correction and GRAPPA Reconstruction in EPI Data (2015)
  • 著者名/発表者名: Waggoner R.A., Zuo Z., Zhuo Y., Tanskanen T., Ueno K, Tanaka K, and Cheng K.
  • 学会等名: The 23rd Annual Meeting & Exhibition of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 2015-05-30
  • 国際学会
• [学会発表] Linking human and animal studies of cortical organization with columnar functional magnetic resonance imaging (2015)
  • 著者名/発表者名: 2.Tanskanen, T., Kao, C.H.T., Waggoner, R.A., Ueno, K., Tanaka, K., and Cheng,
  • 学会等名: The Bridging Biomedical Worlds (BBW) 2015 Meeting: From Neural Circuitry to Neurotechnology
  • 発表場所: イイノホール、東京、東京都
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会発表] What we’ve learnt about human visual cortex from high-resolution fMRI (2015)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: The 9th Asian Biophysics Association (ABA) Symposium
  • 発表場所: 杭州、中国
  • 年月日: 2015-05-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高解像度fMRIを通してヒト視覚皮質について学んだこと. (2014)
  • 著者名/発表者名: 程 康
  • 学会等名: 第４２回日本磁気共鳴医学大会シンポジウム「fMRIでみる脳 -視覚コラムからシステムまで-」
  • 発表場所: 京都市、京都府、ホテルグランヴィア京都
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] fMRI研究における生理学的ノイズ除去手法の最適化. (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千里、上野賢一、Roy Allen Waggoner、程 康
  • 学会等名: 第４２回日本磁気共鳴医学大会
  • 発表場所: 京都市、京都府、ホテルグランヴィア京都
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [学会発表] SPM8を用いた機能画像標準化法についての検討. (2014)
  • 著者名/発表者名: 浅水屋剛、上野賢一、程 康
  • 学会等名: 第４２回日本磁気共鳴医学大会
  • 発表場所: 京都市、京都府、ホテルグランヴィア京都
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-20
• [学会発表] Exploring human visual cortex with high-resolution fMRI. (2014)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会シンポジウム「脳広域ネットワークの機能構築イメージングにむけた挑戦」
  • 発表場所: 横浜市、神奈川県、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Neural mechanisms of integrating others’ outcomes to make one’s own decision. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H., Suzuki, S., Ma, N., Harasawa, N., Ueno, K., Gardner, J.L., Ichinohe, N., Haruno, M., Cheng, K., and Nakahara, N.
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜市、神奈川県、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Probing face selectivity in human inferotemporal cortex with high-resolution fMRI. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanskanen, T., Kao, C.-H.T., Waggoner, R.A., Ueno, K., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜市、神奈川県、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Representation of viewpoints at different spatial scales in human occipital face area. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kao, C.-H.T., Tanskanen, T., Ueno, K., Waggoner, R.A., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: 第３７回日本神経科学大会
  • 発表場所: 横浜市、神奈川県、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Studying physiological properties in human visual cortex using a high-resolution single-voxel fMRI approach (2014)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Vision Symposium “Functional and Structural MRI of Visual Brain Network”
  • 発表場所: 高松市、香川県、香川国際会議場
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-22
  • 招待講演
• [学会発表] Hue selectivity in human visual cortex studied by fMRI with a novel stimulation paradigm. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuriki, I., Sun, P., Ueno, K., Tanaka, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: The 10th Asia-Pacific Conference on Vision Symposium “Functional and Structural MRI of Visual Brain Network”
  • 発表場所: 高松市、香川県、香川国際会議場
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-22
• [学会発表] Frequency-specific interhemispheric connectivity and perceptual bias in apparent motion perception. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, Y., Kawasaki, M., Shimono, M., Miniussi, C., Ueno, K., Suzuki, C., Asamizuya, T., Cheng, K., and Kitajo, K.
  • 学会等名: The 20th Annual Meeting of the Organization of Human Brain Mapping
  • 発表場所: Hamburg, Germany, CCH-Congress Center in Hamburg
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-12
• [学会発表] Model-free spatial intensity non-uniformity correction algorithm for MR images (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueno, K., and Cheng, K.
  • 学会等名: The 22nd Scientific Meeting and Exhibition of the International Society for Magnetic Resonance in Medicine
  • 発表場所: Milan, Italy
• [学会発表] Direct, not V1 mediated, motion processing in hMT+ is modulated by speed (2013)
  • 著者名/発表者名: Gaglianese A., Costagli, M., Ricciardi, E., Ueno, K., Pietrini, P., and Cheng, K.
  • 学会等名: The 19th Annual Meeting of the Organization of Human Brain Mapping
  • 発表場所: Seattle, Washington, USA
• [学会発表] Expectation and influence of others’ outcomes in decision making for one’s own outcome (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda H., Suzuki, S., Ueno, K., Gardner, J.L., Ichinohe, N., Haruno, M., Cheng, K., and Nakahara, H.
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 京都府京都市
• [学会発表] Neural mechanisms for inferring others’ preferences in decision making (2013)
  • 著者名/発表者名: Harasawa N., Nakatani, H., Suzuki, S., Ueno, K., Gardner, J.L., Ichinohe, N., Haruno, M., Cheng, K., and Nakahara, H.
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • 発表場所: 京都府京都市
• [学会発表] 超高磁場MRI研究の現状および今後への期待 (2013)
  • 著者名/発表者名: 程 康
  • 学会等名: 第１５回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] High-Resolution fMRI Studies of Human Visual Cortex (2013)
  • 著者名/発表者名: Cheng, K.
  • 学会等名: The 1st Global Chinese Vision Sciences Workshop
  • 発表場所: Suzhou, China
  • 招待講演
• [学会発表] MRI画像強度空間不均一補正法の改良と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上野賢一、程 康
  • 学会等名: 第４１回日本次期表明医学会大会
  • 発表場所: 徳島県徳島市
• [学会発表] fMRI研究における生理学的信号同時計測に基づくノイズ除去手法の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木千里、上野賢一、Waggoner R. Allen、程 康
  • 学会等名: 第４１回日本次期表明医学会大会
  • 発表場所: 徳島県徳島市
• [学会発表] How does the knowledge of consequences on others’ outcome affect one’s own value-based decision? (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuda, H., Suzuki, S., Ueno, K., Gardner, J., Ichinohe, H., Haruno, M., Cheng, K., and Nakahara, H.
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego, California, USA
• [備考] 理化学研究所・研究室主宰者一覧・程 康
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/bsi/rrc/funct_magn_reson_img/
• [備考] 理化学研究所・脳科学総合研究センター・機能的磁気共鳴(fMRI)測定支援ユニット・ユニットリーダー
  • URL: http://www.brain.riken.jp/jp/faculty/details/56
• [備考] 革新的技術による脳機能ネットワークの全容解明プロジェクト・代表機関（理化学研究所）
  • URL: http://brainminds.jp/central/core
• [備考] 理化学研究所・脳科学総合研究センター・認知機能表現研究チーム
  • URL: http://www.brain.riken.jp/labs/cbms/index.html
• [備考] 埼玉大学・脳末梢科学研究センター
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp
• [備考] 理化学研究所・研究室主宰者一覧 - 程 康
  • URL: http://www.riken.jp/research/labs/bsi/rrc/funct_magn_reson_img/
• [備考] 理化学研究所・脳科学総合研究センター・機能的磁気共鳴（fMRI）測定支援ユニット・ユニットリーダー
  • URL: http://www.brain.riken.jp/jp/faculty/details/56
• [備考] 理化学研究所・脳科学総合研究センター・認知機能表現研究チーム
  • URL: http://www.brain.riken.jp/labs/cbms/index.html