| 研究課題/領域番号 |
17K13083
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| 研究機関 | 国立研究開発法人情報通信研究機構 |
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研究代表者 |
中井 智也 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 研究員 (60781250)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | MRI / 言語 / 計算 / ワーキングメモリ |
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| 研究実績の概要 |
申請者は、当初の計画通り、先行研究に基づく言語・計算・ワーキングメモリ課題を作成した。言語課題では文章が文節ごとに画面中央に呈示され、最後に文章内容に関する質問に答えさせた。計算課題では数字および演算子が画面中央に呈示され、最後に計算結果を答えさせた。ワーキングメモリ課題ではひらがなで呈示した数詞を覚えてもらい、最後に呈示していた数詞の列を答えさせた。健常者46名を対象とした機能的MRI法による実験データに対し、解析を行った。その結果、言語課題と計算課題に共通して左右下前頭回に有意な神経活動がみられた。また、言語課題においては計算課題と比べより左半球側頭葉がより活動し、計算課題においては両半球頭頂葉がより活動を示した。これらの結果は、言語や計算の先行研究結果と整合的であった。申請者はNeurosynthのデータベースを用いて、過去の言語課題と計算課題を用いた実験のデータを調査し、そこにおいてもやはり言語課題と計算課題に共通して左下前頭回に活動を見出し、その結果を2017年7月にThe 40th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Societyにおいて発表した。さらに申請者は、言語課題中に左下前頭回と左側頭葉との間に有意な機能的結合がみられ、また計算課題中に左下前頭回と右頭頂葉との間に有意な機能的結合があることを見出した。被験者の中には右利きおよび左利きの被験者群を含んでいたが、下前頭回の活動結果は両方の被験者群において共通してみられた活動パターンであった。申請者は、この結果を2017年9月1日のヒト脳イメージング研究会において発表した。実験参加者のパーソナルデータは、情報通信研究機構の規定に従い厳重に管理し、参加者のプライバシーを侵害するおそれのあることは一切行わないよう配慮した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
申請者は、平成29年度の実施計画として健常者を対象とした言語・計算・ワーキングメモリ課題を用いたMRI実験を行うことを計画していた。平成29年度において、申請者は当初の計画通りの３種類の課題を作成することに成功した。研究実施計画に従い、Makuuchi (2012)およびFedorenko (2010)で用いられた計算・言語・ワーキングメモリ課題を参照し、予備的行動実験により作成した課題の実行可能性、および最適な刺激呈示条件を確認した。先行研究と比較検討し、呈示する刺激の長さを調整することにより、言語・計算・ワーキングメモリにおいて負荷をコントロールした。先行研究では、計算におけるワーキングメモリの効果が懸念されていたが (Nakai 2014)、本研究ではワーキングメモリ課題を統制条件とすることにより、より計算や言語能力に特異的な神経活動を測定することを可能とした。申請者は、作成した言語・計算・ワーキングメモリ課題を用いて、当初の計画に従い健常者群に対する機能的MRIデータを解析した。得られたデータをMATLAB上でSPM12を用いて解析し、計算課題と差分を取った状態で両半球の下前頭回に限局した神経活動を見出した。下前頭回は、ヒト脳において高次認知機能をつかさどる連合野と呼ばれる領域の一つであり、この結果は、健常者において言語・計算機能による神経活動が共通して連合野でみられるという予測と一致するものであった。そのような結果は、申請者が以前報告した先行研究の結果とも整合的なものであった(Nakai 2014)。これらの結果は、健常者の連合野機能の検証結果として、今後障害者を対象に言語・計算・ワーキングメモリ課題を用いて実験を行う際に、有益な参照情報になると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
申請者の今後の推進方策は、主に2点からなる。1点目として、平成29年度は主に機能的磁気共鳴画像法により計測を行っていたが、今後はそれに加えて磁気共鳴スペクトロスコピーを用いた計測および解析を行う。磁気共鳴スペクトロスコピーは、非侵襲的に神経伝達物質含有量を測定する手法であり、申請者はこの技術を用いてブローカ野のGABA濃度を測定することに成功している(Nakai 2016)。申請者は多次元イメージング技術の一環として、磁気共鳴スペクトロスコピーのデータを健常者から取得し、この技術の視覚・聴覚障害者への応用可能性を検討する。磁気共鳴スペクトロスコピーで測定できる分子の中でも、申請者はヒトの行動指標との関連が多く報告されているγ-アミノ酪酸(GABA)分子に注目し、GABAを測定できる手法であるMEGA-PRESS法を用いる予定である（Mullins 2014）。磁気共鳴スペクトロスコピー法の結果は、機能的MRIに対する追加的な脳情報として、神経可塑性のメカニズム解明に有益な情報になると考えられる。2点目は、視覚障害者に対する機能的MRI法による実験である。本研究の目的は健常者と障害者との神経回路の違いを多面的に評価することにより、神経可塑性のメカニズムを明らかにすることであるが、そのためには健常者と同様の課題を障害者において実施する必要がある。申請者は平成30年度において、視覚障害者を対象とする実験に用いる聴覚刺激を作成し、さらに視覚障害者のリクルートを行う。申請者は本研究計画申請時と異なり、国立障害者リハビリテーションセンター研究所から国立研究開発法人情報通信研究機構に所属が変更された。それに伴い、視覚障害者の被験者をリクルートするために困難が生じる可能性がある。その場合は、健常者における機能的MRIデータおよび磁気共鳴スペクトロスコピーデータの解析を優先して実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
申請者は、申請時の計画と異なり、所属が国立障害者リハビリテーションセンター研究所から国立研究開発法人情報通信研究機構・脳情報通信融合研究センターに変更となった。脳情報通信融合研究センターは本研究に必要となる解析用ワークステーションをすでに有していたため、当初計画していたワーキングステーションの費用が必要となくなった。また、それに伴い刺激呈示用ソフトウェア（Presentation）、解析用ソフトウェア（MATLAB, SPSS）、図表作成ソフトウェア（Adobe Illustrator, Photoshop）等に関しても購入の必要がなくなったため、結果として次年度使用額が生じた。次年度使用額の翌年度使用計画に関して、申請者が平成29年度に進めた健常者における機能的MRIデータ解析が十分に進展し、研究結果が当初計画より多く得られた。そのため、平成30年度においては当初計画していたよりも多く英文校閲費、国内・国際学会参加費および論文投稿料として使用する必要があるため、申請者は当初翌年度分として請求していた助成金に加え、次年度使用額として生じた額を国内旅費、額国旅費、学会参加費、英文校閲費および論文投稿料として使用する予定である。
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