音楽の神経科学

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09CE2006
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 中田 力 新潟大学, 脳研究所, 教授 (50281720)
• 研究分担者: 杉下 守弘 東京大学, 医学部, 教授 (10114513) ; 井上 多門 筑波大学, 名誉教授 (10168453) ; 木竜 徹 新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (80115021)
• キーワード: 音楽 / 神経科学 / 機能的磁気共鳴画像 / 高次脳機能

研究概要

研究施股の確立
本プログラムは平成9年度に中核的研究拠点(COE)形成プログラムとして出発したものである。COE形成プログラムの主旨は「卓越した研究拠点の形成」にあり、この点で、研究遂行のための助成を主な目的とする通常の「科学研究助成」とはニュアンスを異とする。すなわち、本プログラムの責任者には研究の進展のみならず、研究体制と施設の確立とが求められている。最先端プロジェクトにとって、目的とする解析を行うための解析装置の改良、新しいalgorithmを含む方法論の開発は必須の事項であり、本プログラムにおいても、まずその主眼はhardwareを中心とした研究基盤の確立、研究施設の充実化に重点が置かれた。その結果、平成14年度までに、3.0T装置3台の導入、128チャンネル高密度EEG topography装置の設置、64 CPU supercomputerによるこれらの装置の統合、幾つもの新画像処理algorithmの開発などを完成し、国際的に一、二を争う研究施設を完成させている。その中には、本プログラムで、設計、開発された、世界で唯一の縦型3.0T fMRI装置も含まれている。当初、5年間の予定で出発した本プログラムは、平成14年度から2年間の延長が認められ、現在、COE施設の統合に加え、次世代装置として各国が開発競争を続けている7.0T装置の開発、導入を開始し、128 CPU supercomputerをbaseとして、世界の研究者をinternetで結びつけるvirtual laboratoryの形成に向けた作業を続けている。
ヒト脳機能解析
ヒト脳機能解析の各論においては、本ブログラムは当初から、ヒト特有の脳機能、例えば、言語、音楽、利き腕、などをtargetに絞って研究を続けて来ている。これまでに、第二言語の機能処理、視覚言語と聴覚言語の機能処理相違、音楽と言語の同一性と異質性、感覚的三次元空間処理と運動的空間処理、随意対不随意運動、ambidexterityの意義、絶対音感と脳機能などに加え、motor re-organizationのprocess、dyslexiaの機能異常、分裂症の機能異常、など、様々な病態解析においても多くの成果を挙げている。また、囲碁の機能画像を中心とした、'感性への科学的、客観的アプローチも開始し、subliminal感覚への科学的証明を手がけている。これらはすべて、shot-gun的研究法に頼り続けて来たこれまでの脳科学とは一線を画する、「脳機能解析の数理化プロジェクト」から派生したものである。
本研究リーダーは米国滞在中、脳形態の偏微分方程式化を開始し、平成12年度にはその完成を見た。その後、この「形態と機能の同一性」という生体機能におけるcentral dogmaに適合したはじめての脳機能理論を確立し、brainchipと呼ばれる連合野の機能unitを提唱した。本プロジェクトでは、この理論(Vortex Theory of the Brain)に基づいた、数理神経科学と実験神経科学の融合を目指した、幾つもの新プロジェクトも遂行している。
脳機能解析法の開発としては、これまでに、ICS法、lambda chart解析、fMRA、神経繊維の自動追跡algorithmなどを完成させ、一般への普及を図るためにscriptの配布を行っている。Scriptの配布のみでは解決しないalgorithmの一般への普及のためには、本拠点のsupercomputerにinternetを介してのaccessを許可するvirtual laboratoryの完成に向けた作業を続けている。また、7T装置の完成を睨んで、情報理論に基づいた機能画像処理の新algorithmの開発を開始した。これは、二次元空間における統計学(vector statistics)という新分野の開発に繋がるものである。

研究成果

• [文献書誌] Kimura T., Sako K., Tanaka K., Kusakabe M., Tanaka T., Nakada T.: "Effect of mild hypothermia on energy state recovery following transient forebrain ischemia in the gerbil. ; 2002"Exp Brain Res. 145. 83-90 (2002)
• [文献書誌] Nakada T.: "Free convection schema defines the shape of the human brain : Brain and self-organization"Med Hypotheses. 60. 159-164 (2003)
• [文献書誌] Fujii Y., Nakada T: "Cortical Reorganization in Subcortical Hemiparesis : Neural Mechanisms of Functional Recovery and Prognostic Implication"J Neurosurg. 98. 64-73 (2003)
• [文献書誌] Huang K., Watanabe M., Fujii Y., Kwee I.L., Nakada T.: "Gender difference in passive listening to stories : high-field fMRI study using multiple subject analysis based on individual activation maps"Magn Resonance Med Sci. 1. 165-168 (2003)
• [文献書誌] Kwee I.L., Nakada T: "Dorsolateral prefrontal lobe activation declines significantly with age : functional NIRS study"J Neurol. (in press).
• [文献書誌] Nakada T.: "Clinical Experience on 3.0T Systems in Niigata : 1996-2002"Inv Radiol. (in Press).
• [文献書誌] Suzuki K., Kiryu T., Nakada T: "Fast and precise independent component analysis for high field fMRI time series tailored using prior information on spatiotemporal structure"Human Brain Map. 15. 54-66 (2002)
• [文献書誌] Terajima K., Nakada T.: "EZ-Tracing : A new ready-to-use algorithm for magnetic resonance tractography"J Neurosci Method. 116. 147-155 (2002)
• [文献書誌] Yoneoka Y., Kwee I.L., Fujii Y., Nakada T.: "Criteria for normalcy of cavities observed within the adult hippocampus : high-resolution MRI study on a 3.0 Tesla system"J Neuroimg. 12. 231-235 (2002)
• [文献書誌] Nakada T.: "Time to jettison extreme localizationism"Neurosci Res. 43. 91-92 (2002)
• [文献書誌] Yoneoka Y., Fujii Y., Takahashi H., Nakada T.: "Pre-operative Histopathological Evaluation of Meningiomas by 3.0T T2R MRI"Acta Neurochirurgica. 144. 953-957 (2002)
• [文献書誌] Ohkubo M., Kimura T., Matsuzawa H., Matsuda T., Kwee I.L., Nakada T.: "Evaluation of Efficacy of an automated single-voxel proton MRS algorithm on a 3T System"Magn Resonance Med Sci. 1. 121-124 (2002)
• [文献書誌] Ahrens E.T., Narashmhan P.T., Nakada T., Jacobs R.E.: "Small animal neuro-imaging using magnetic resonance microscopy"Progress in NMR Spectroscopy. 40. 275-306 (2002)
• [文献書誌] Nakada T.: "Myths and truths in functional MRI : A basic guide for practitioners"Magn Resonance Med Sci. 1. 89-107 (2002)
• [文献書誌] 中田 力: "聴覚神経学とMRI"神経進歩. 46. 141-146 (2002)
• [文献書誌] 中田 力: "ファンクショナルMRI:何を見ているのか?"脳循環代謝. 14. 1-7 (2002)
• [文献書誌] 中田 力: "Event related functional MR"医学のあゆみ. 200. 1011-1012 (2002)
• [文献書誌] 中田 力: "MRIによる拡散解析:その基礎と臨床"脳神経. 54. 290-297 (2002)
• [文献書誌] 鈴木清隆, 木竜 徹, 中田 力: "ブラインド信号分離とfMRI画像解析への応用"日本ME学会雑誌. 16. 24-31 (2002)
• [文献書誌] 中田 力: "Functional MRI"脳と神経. 54. 874-882 (2002)
• [文献書誌] 中田 力, 藤井幸彦: "高磁場MRI。小林祥泰監修:脳卒中ナヒゲーター"メディカルレビュー社、東京. 389 (2002)
• [文献書誌] 中田 力, 松澤 等: "ADC計算画像。小林祥泰監修:脳卒中ナビゲーター"メディカルレビュー社、東京. 389 (2002)
• [文献書誌] 中田 力: "脳の方程式 ぷらす・あるふあ。"紀伊国屋出版、東京、1-145,2002. 145 (2002)
• [文献書誌] Suwazono S., Pflieger M.E., Nakada T.: "Spatially Interpolated group averaging with 256-channelevent-related potential data. In Hirata K., Koga Y., Nagata K., Yamazaki K. (eds) Recent Advances in Human Bgrain Mapping,"Elsevier, Amsterdam. 395 (2002)