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2020 年度 実績報告書

記憶・想起の脳機能ネットワークの解明と認知症早期治療システムの構築

研究課題

研究課題/領域番号 18H01411
研究機関岡山大学

研究代表者

呉 景龍  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 教授 (30294648)

研究分担者 大谷 芳夫  京都工芸繊維大学, 基盤科学系, 教授 (00192518)
阿部 康二  岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 教授 (20212540)
高橋 智  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 准教授 (20236277)
美馬 達哉  立命館大学, 先端総合学術研究科, 教授 (20324618)
楊 家家  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 助教 (30601588)
呉 瓊  岡山大学, ヘルスシステム統合科学研究科, 客員研究員 (40762935)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード記憶・想起 / 脳機能ネットワーク / 多感覚処理 / 認知症早期治療
研究実績の概要

認知症は高次脳機能の疾患であるが、現時点では認知症を完全に治す薬がなく、症状の進行を食い止めるための非薬物的な早期治療が極めて重要である。しかし、認知症早期治療技術がまだ確立されていないのが現状である。本研究では、高磁場環境で使用できる実験装置を独自に研究開発し、認知実験、脳波とfMRIを併用する手法によって、脳機能ネットワークを解明し、認知症の早期治療モデルを提案する。さらに、認知症の早期治療モデルの有効性を検証し、視覚・聴覚・触覚の多感覚 ニューロフィードバックを用いた認知症早期治療システムを提案する。
実施状況については、まず、視覚、聴覚及び触覚の認知記憶脳機能解明の実験装置を研究開発し、新しいタスクを考案した。得られた認知心理学の離散データ、脳波の波形データとfMRI画像データを解析して認知記憶の脳機能ネットワークを構築した。さらに、実験の実施とデータ解析を行って、脳機能ネットワークに基づく視覚・聴覚・触覚の多感覚ニューロフィードバックを用いた認知症早期治療システムを設計した。
これらの研究成果は雑誌論文13 件(Frontiers 3件, Attention, Perception, & Psychophysics 2件, Hum Brain Mapping 1件, Brain and Behavior 1件, Perception 1件, i-perception 1件, International Journal of Psychophysiology 1件, Journal of Visualized Experiments 1件, Brain Structure and Function 1件, International Journal of Mechatronics and Automation 1件)に掲載され、学会発表8件で発表された。

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

本研究では、高磁場環境で使用できる実験装置を独自に研究開発し、認知実験、脳波とfMRIを併用する手法によって、脳機能ネットワークの解明と認知症の早期治療モデルの研究成果に基づいて、認知症の早期治療モデルの有効性を検証し、視覚・聴覚・触覚の多感覚 ニューロフィードバックを用いた認知症早期治療システムを提案する。

現在までの進展状況は計画とおりである。まず、視覚、聴覚及び触覚の認知記憶脳機能解明の実験装置を研究開発し、新しいタスクを考案した。得られた認知心理学の離散データ、脳波の波形データとfMRI画像データを解析して認知記憶の脳機能ネットワークを構築した。さらに、実験の実施とデータ解析を行って、脳機能ネットワークに基づく視覚・聴覚・触覚の多感覚ニューロフィードバックを用いた認知症早期治療システムを設計した。

以上の理由で、本課題はおおむね順調に進展していると報告する。

今後の研究の推進方策

今後の研究の推進方策は下記のとおりである。いままでの研究成果を生かしてその他の関係者の協力を得ながら、視聴触覚の多感覚刺激の併用による認知症早期治療システムを提案する。
具体的には、まずいままで研究開発したfMRI高磁場環境で視・聴・触覚の多感覚による記憶・想起タスクを提示できる脳機能研究の専用実験装置と、考案した視・聴・触覚のマルチ刺激の併用による記憶機能を増進できる新しい実験タスクを用いて、時間分解能の高い脳波と空間分解能の高いfMRI脳機能実験の設計・実施と多感覚モダリティ・マルチメディア解析とディープラーニングなどの手法を用いて実験データの統合処理による得られた脳機能ネットワークの知見を再確認する。
次に、申請者らのいままでの研究成果を生かして認知症早期治療に適した触覚と視聴覚の記憶・想起及び電気刺激の早期治療タスクデータベースを構築・再確認し、研究開発した触覚記憶・装置、視聴覚記憶・装置とマルチ刺激による認知症早期治療タスクの提示システムを確認更新する。
それから、認知・脳波・fMRI計測のデータ取得システムを用いて認知データ、脳波データとfMRI脳画像データを取得する。
最後に、認知症早期治療効果の評価システムが、本研究で蓄積した認知評価と脳波評価及びfMRI評価のデータベースと交信しながら、早期治療の評価結果を出力する。なお、fMRI検査を用いて認知症患者の記憶・想起脳機能ネットワークの異常状況を評価して、個人差を考慮した治療方案を制定し、fMRI検査を用いて治療効果を評価する。さらに、脳波(EEG)計測・解析による認知症早期治療の刺激タスクのフィードバック閉ループ制御も実現する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] "Stimulus Intervals Modulate the Balance of Brain Activity in the Human Primary Somatosensory Cortex: An ERP Study "2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Liu, Bo Dong, Jiajia Yang, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu, Qiong Wu1,Ming Zhang
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformmatics

      巻: 14 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3389/fninf.2020.571369

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The categorical relational process mechanism in enactment learning: effects of divided attention and categorical cues2021

    • 著者名/発表者名
      Lijuan Wang,Qingqing Li,Qiong Wu,Satoshi Takahashi &Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Journal of Cognitive Psychology

      巻: 2 ページ: 133-145

    • DOI

      10.1080/20445911.2021.1883032

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Co-stimulation-removed audiovisual semantic integration and modulation of attention: An event-related potential study2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Xia, Qi Lia, Ning Gao, Guangjian Li, Weihong Lin, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      International Journal of Psychophysiology

      巻: 151 ページ: 7-17

    • DOI

      10.3389/fninf.2020.574189

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] "Frequency ratio determines discrimination of concentric radial frequency patterns in the peripheral visual field"2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Feng, Qiong Wu, Jiajia Yang,Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu, Ming Zhang
    • 雑誌名

      Attention, Perception, & Psychophysics "

      巻: 82 ページ: 3993-4006

    • DOI

      10.3758/s13414-020-02001-6

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Eccentricity Effect of Deformation Detection for Radial Frequency Patterns With Their Centers at Fixation Point2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Feng, Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu, Ming Zhang
    • 雑誌名

      Perception

      巻: 49 ページ: 858-881

    • DOI

      10.1177/0301006620936473

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tactile Semiautomatic Passive-Finger Angle Stimulator (TSPAS)2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Wang, Jiajia Yang, Yinghua Yu2, Qiong Wu, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Joumal of Visualized Experiments

      巻: 5 ページ: 1-7

    • DOI

      10.3791/61218

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterizing the Time-Varying Brain Networks of Audiovisual Integration across Frequency Bands2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Xi, Qi Li, Mengchao Zhang, Lin Liu, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Cognitive Computation

      巻: 12 ページ: 1154-1169

    • DOI

      10.1007/s12559-020-09783-9

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of a Non-invasive Deep Brain Stimulator With Precise Positioning and Real-Time Monitoring of Bioimpedance2020

    • 著者名/発表者名
      Heng Wang,Zhongyan Shi,Weiqian Sun, Jianxu Zhang, Jinglong WU, Guo Gongyao, Yifei XU
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroinformmatics

      巻: 14 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fninf.2020.574189

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancing Working Memory Based on Mismatch Negativity Neurofeedback in Subjective Cognitive Decline Patients: A Preliminary Study2020

    • 著者名/発表者名
      Guangying Pei, Ruoshui Yang, Zhongyan Shi, Guoxin Guo, Shujie Wang,Miaomiao Liu, Yuxiang Qiu, Jinglong Wu, Ritsu Go, Ying Han and Tianyi Yan
    • 雑誌名

      Frontiers in aging neuroscience

      巻: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fnagi.2020.00263

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Hemodynamic response varies across tactile stimuli with different temporal structures2020

    • 著者名/発表者名
      Luyao Wang, Chunlin Li, Duanduan Chen, Xiaoyu Lv, Ritsu Go, Jinglong Wu, Tianyi Yan
    • 雑誌名

      Hum Brain Mapping

      巻: 15 ページ: 587-597

    • DOI

      10.1002/hbm.25243

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Semantic Congruency Modulates the Effect of Attentional Load on the Audiovisual Integration of Animate Images and Sounds2020

    • 著者名/発表者名
      Qingqing Li,Qiong Wu, Yiyang Yu, Fengxia Wu,Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima and Jiajia Yang, jinglong Wu
    • 雑誌名

      I-Perception

      巻: 11 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1177/2041669520981096

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Temporal expectation driven by rhythmic cues compared to that driven by symbolic cues provides a more precise attentional focus in time2020

    • 著者名/発表者名
      Zhihan Xu, Yanna Ren, Ting Guo, Aijun Wang, Takanori Nakao, Yoshimichi Ejima, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Jinglong Wu, Qiong Wu, Ming Zhang
    • 雑誌名

      Attention, Perception, & Psychophysics

      巻: 83 ページ: 308-314

    • DOI

      10.3758/s13414-020-02168-y

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Functional heterogeneity in the left lateral posterior parietal cortex during visual and haptic crossmodal dot-surface matching2020

    • 著者名/発表者名
      Jiajia Yang, Yinghua Yu, Hiroaki Shigemasu, Hiroshi Kadota, Kiyoshi Nakahara,Takanori Kochiyama,Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 雑誌名

      Brain and Behavior

      巻: 11 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1002/brb3.2033

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Effects of interval-training on tactile raised-angle discrimination2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Wang, Jiajia Yang, Yinghua Yu, Qiong Wu, Huazhi Li, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] The Time Characteristics of Different Facial Expression by An ERP Study2020

    • 著者名/発表者名
      Mengni Zhou, Jiajia Yang, Huazhi Li, Yiyang Yu, Qiong Wu, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Age-related cognitive gains from visual working memory training2020

    • 著者名/発表者名
      Ting Guo, Yanna Ren, Yinghua Yu, Yiyang Yu, Seongyeol Yun,Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] The influence of visual and haptic bottom-up information on haptic exploration2020

    • 著者名/発表者名
      Huazhi Li, Jiajia Yang, Yinghua Yu, Qiong Wu, Wu Wang, Mengni Zhou, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Complex Medical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Temporal Factors for the Flanker Category Effect under Visual Crowding2020

    • 著者名/発表者名
      Yiyang Yu, Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima and Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual Orientation Sequence Task enhances Working Memory in Younger and Older Adults2020

    • 著者名/発表者名
      Ting Guo, Yanna Ren,Yinghua Yu, Yiyang Yu, Seongyeol Yun, Qiong Wu, Jiajia Yang, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Research and Development of the Synchronization Device of fMRI Scanning Cycle and External Stimulus Presentation Equipment2020

    • 著者名/発表者名
      Yulong Liu, Jiajia Yang, Qiong Wu, Hongtao Yu, Satoshi Takahashi, Yoshimichi Ejima, Jinglong Wu
    • 学会等名
      International Conference on Mechatronics and Automation
    • 国際学会
  • [学会発表] Tactile orientation adaptation in human primary somatosensory cortex2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Wang、Yinghua Yu、Hiroto Kume、Yiyang Yu、Yoshimichi Ejima、Jinglong Wu、Jiajia Yang
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会

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公開日: 2021-12-27  

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