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2019 年度 実施状況報告書

ヒトの体性感覚皮質3b野における皮膚感覚受容野のコラム構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K15339
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

于 英花  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 (60812039)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード体性感覚皮質 / 7T-fMRI / コラム構造 / 脳科学 / 触覚情報処理
研究実績の概要

2018年度に引き続き,超高磁場機能的磁気共鳴画像法(7T-fMRI)を用いてヒトの3b野におけるSAとRA受容野のコラム構造の解明を目指して,研究を進めてきた。従来のfMRI研究で「SAとRA受容野のコラム構造の同定ができなかった」理由は主に二つある。一つは,現在のfMRI研究において3T-MRI設備が主流であり,機能画像撮像の空間解像度が低く,大脳皮質のコラム構造(0.5-1mm)を検出できなかったことである。二つは,これまでのヒトの3b野の体部位再現研究が,単一の触覚振動刺激法であるため,SAとRA受容器を選択的に刺激できなかったことである。2019年度では,一つ目の課題解決を目指して,これまでの研究で用いた7T-fMRIにおいてBOLD(血中酸素濃度依存信号)とVASO(血流量依存信号)の同時計測撮像シークエンスの解像度向上とノイズ低減を行った。次に,二つ目の課題解決を目指して,行動学実験とfMRI実験を実施し,実験用の凸状ドットパターンの粗さと刺激提示速度の選定を行った。さらに,7T-fMRIにおいて,初めてヒト3b野のSAとRA受容野のコラム活動の観察に成功し,本研究遂行に必要不可欠なデータと知見が得られた。

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

2019年度において,計画通りの7T-fMRI撮像法の改善が実現でき,ヒト3b野のSAとRA受容野のコラム活動の観察にも成功した。これらの成果は,2020年度の研究実施に必要不可欠なでータと知見が得られ,本研究課題は概ね順調に進展していると評価した。

今後の研究の推進方策

最新鋭の7T-MRIシステムは,高精細かつコントラストの高い脳画像を撮像できるようになり,従来困難であった百ミクロン単位での大脳皮質の微細構造に迫ることを可能にした。一方で,全世界で約100台しかなく,実際にサブミリ単位の機能画像撮像技術の開発に成功し,応用できたのは極一部の研究グループである。代表者は,これまで米国NIHとの国際共同研究を通じて7T-fMRI実験を推進してきた。2020年度は,まずこれまでの国際共同研究を継続して,被験者を追加して,ヒト3b野のSAとRA受容野のコラム活動の特性を明らかにすることを目指している。さらに,2020年度から代表者は,7T-MRIシステムが保有している日本国内の研究機関への異動に伴い,日本国内での実験実施が期待でき,さらなる研究推進の加速が予想されている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] National Institute of Health(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      National Institute of Health
  • [雑誌論文] Layer-specific activation of sensory input and predictive feedback in the human primary somatosensory cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Yinghua、Huber Laurentius、Yang Jiajia、Jangraw David C.、Handwerker Daniel A.、Molfese Peter J.、Chen Gang、Ejima Yoshimichi、Wu Jinglong、Bandettini Peter A.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 5 ページ: eaav9053

    • DOI

      10.1126/sciadv.aav9053

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Tactile angle discriminability improvement: roles of training time intervals and different types of training tasks2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Wu、Yang Jiajia、Yu Yinghua、Wu Qiong、Yu Jiabin、Takahashi Satoshi、Ejima Yoshimichi、Wu Jinglong
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: 122 ページ: 1918-1927

    • DOI

      10.1152/jn.00161.2019

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 超高磁場・高精細レイヤーfMRI技術によるヒト大脳皮質の層別活動の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      楊家家,于英花
    • 雑誌名

      Medical Science Digest

      巻: 45(7) ページ: 418-421

  • [学会発表] Understanding tactile processing at columnar and laminar level using high-resolution fMRI2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Y, Yang J, Huber L, Bandettini PA
    • 学会等名
      The 42nd Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-resolution fMRI maps of columnar organization in human primary somatosensory cortex2019

    • 著者名/発表者名
      Yang J, Huber L, Yu Y, Chai Y, Khojandi A, Bandettini PA
    • 学会等名
      n Proceedings of the 27th Annual Meeting of ISMRM
    • 国際学会
  • [学会発表] Increased activity in superficial and deep layers of human S1 for temporal prediction error.2019

    • 著者名/発表者名
      Yu Y, Huber L, Chai Y, Jangraw DC, Khojandi A, Yang J, Bandettini PA
    • 学会等名
      n Proceedings of the 27th Annual Meeting of ISMRM
    • 国際学会
  • [学会発表] Tactile temporal prediction error modulates the deep layers activity in the human S12019

    • 著者名/発表者名
      于英花,楊家家,Huber L,Bandettini PA
    • 学会等名
      第3回ヒト脳イメージング研究会

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公開日: 2021-01-27  

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