局所脳律動変化にもとづいた言語機能局在同定と言語機能再建

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19390378
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 脳神経外科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 平田 雅之 大阪大学, 医学系研究科, 特任准教授(常勤) (30372626)
• 研究分担者: 吉峰 俊樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00201046) ; 依藤 史郎 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (80191675) ; 加藤 天美 近畿大学, 医学部, 教授 (00233776) ; 齋藤 洋一 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (20252661) ; 貴島 晴彦 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (10332743) ; 神谷 之康 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳研究所, 主任研究員 (50418513) ; 佐藤 雅昭 株式会社国際電気通信基礎技術研究所, 脳研究所, 室長 (90395129)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• キーワード: 機能再建 / 機能局在 / 言語 / 脳律動 / 脳磁図 / ブレイン・コンピュータ・インターフェース

研究概要

脳磁図の局所脳律動変化により言語優位半球を判定し、ワダテストと85%の一致率を得た。機能局在に関しては電気刺激法との位置の差は6.3mmであり、優れた非侵襲的検査法あることが証明された。また時間的推移を調べ、θ律動が逐次的処理、α律動が感覚性運動野の活動、β・lowγ律動が陰性運動野・運動性言語野の活動を反映することを明らかにした。皮質脳波ではγ律動が明瞭に検出できた。3種の単音発声時の皮質脳波からサポートベクターマシンを用いて内容推定を行い、発声前後で推定精度がピークとなり、60-70%の正解率がえられた。

研究成果

• [雑誌論文] Language dominance and mapping based on neuromagnetic oscillatory changes: comparison with invasive procedures (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Goto T, Barnes G, Umekawa Y, Yanagisawa T, Kato A, Oshino T, Kishima H, Hashimoto N, Saitoh Y, Tani N, Yorofuji S, Yoshimine T
  • 雑誌名: J Neurosurg 112(3) ページ: 528-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neuroimaging study on brain asymmetries in situs inversus totalis. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ihara A, Hirata M, Fujimaki N, Goto T, Umekawa Y, Fujita N, Terazono Y, Matani A, Wei Q, Yoshimine T, Yorifuji S, Murata T
  • 雑誌名: J Neurol Sci. Jan 15;288(1-2) ページ: 72-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modulation of neuronal activity after spinal cord stimulation for neuropathic pain; H(2)(15)O PET study. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kishima H, Saitoh Y, Oshino S, Hosomi K, Ali M, Maruo T, Hirata M, Goto T, Yanagisawa T, Sumitani M, Osaki Y, Hatazawa J, Yoshimine T
  • 雑誌名: Neuroimage 49(3) ページ: 2564-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural decoding using gyral and intrasulcal electrocorticograms. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Kato A, Shibuya D, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: Neuroimage 45(4) ページ: 1099-106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Movement induces suppression of interictal spikes in sensorimotor neocortical epilepsy (2009)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Kishima H, Goto T, Saitoh Y, Oshino S, Hosomi K, Kato A, Yoshimine T
  • 雑誌名: Epilepsy Res 87(1) ページ: 12-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 脳表面においた電極から脳波を瞬時に解読して義手を動かす (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、柳澤琢史、吉峰俊樹
  • 雑誌名: バイオインダストリー 26(4) ページ: 89-94
• [雑誌論文] 特集長期的展望に立つ脳科学研究の基本的構想略推進プログラム社会に貢献する脳科学を目指してブレイン・マシン・インターフェース(BMI)の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川人光男、平田雅之、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 文部科学時報 1604 ページ: 18-20
• [雑誌論文] 開口合成脳磁図(SAM)を用いた脳機能解析とその医療応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、依藤史郎、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 生体医工学 47(2) ページ: 136-141
• [雑誌論文] 脳磁図、皮質脳波、ファイバートラッキング、経頭蓋磁気刺激を用いた術前・術中視覚機能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、後藤哲、谷直樹、甲津彩子、元木優、齋藤洋一、貴島晴彦、橋本直哉、柳澤琢史、細見晃一、依藤史郎、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 臨床脳波 51(12) ページ: 721-728
• [雑誌論文] ナビゲーション誘導下反復的経頭蓋刺激による誘発視覚の定量的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、谷直樹、元木優、崎原ことえ、齋藤洋一、吉峰俊樹、依藤史郎
  • 雑誌名: 臨床脳波 51(1) ページ: 12-18
• [雑誌論文] Cortical oscillatory power changes during auditory oddball task revealed by spatially filtered magneto-encephalography. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishii R, Canuet L, Herdman A, Gunji A, Iwase M, Takahashi H, Nakahachi T, Hirata M, Robinson SE, Pantev C, Takeda M
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol 120(3) ページ: 497-504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural decoding using gyral and intrasulcal electrocorticograms. (2008)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Kato A, Shibuya D, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: NeuroImage 45 ページ: 1099-1106
  • 査読あり
• [雑誌論文] 頭蓋内電極を用いたブレインマシンインターフェースの現状 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 雑誌名: 計測と制御 47 ページ: 537-540
  • 査読あり
• [雑誌論文] 皮質脳波を用いた脳・コンピュータ連結 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柳澤琢史、平田雅之、齋藤洋一、加藤天美、澁谷大輔、福間良平、貴島晴彦、押野悟、後藤哲、細見晃一、神谷之康、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 機能的脳神経外科 47 ページ: 130-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] ブレイン・マシン・インターフェースの臨床応用:皮質脳波を用いた運動機能再建 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、柳澤琢史、齋藤洋一、後藤哲、加藤天美、横井浩史、神谷之康、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 脳21 11 ページ: 187-192
• [雑誌論文] 彦、加藤天美、種子田護、ヒト脳の可塑性と再生・再建 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉峰俊樹、岩月幸一、平田雅之、貴島晴彦、加藤天美、種子田護
  • 雑誌名: 脳21 11 ページ: 130-142
• [雑誌論文] Electrical stimulation of primary motor cortex within the central sulcus for intractable neuropathic pain. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hosomi K, Saitoh Y, Kishima H, Oshino S, Hirata M, Tani N, Shimokawa T, Yoshimine T
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol 119 ページ: 993-1001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ipsilateral motor-related hyperactivity in patients with cerebral occlusive vascular disease. (2008)
  • 著者名/発表者名: Oshino S, Kato A, Hirata M, Kishima H, Saitoh Y, Fujinaka T, Yoshimine T
  • 雑誌名: Stroke 39 ページ: 2769-2775
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffusion tensor fiber tracking in patients with central post-stroke pain; correlation with efficacy of repetitive transcranial magnetic stimulation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Goto T, Saitoh Y, Hashimoto N, Hirata M, Kishima H, Oshino S, Tani N, Hosomi K, Kakigi R, Yoshimine T
  • 雑誌名: Pain 140 ページ: 509-518
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the emotional connotations in words on the frontal areas-a spatially filtered MEG study. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Koreeda S, Sakihara K, Kato A, Yoshimine T, Yorifuji S
  • 雑誌名: NeuroImage 35 ページ: 420-429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magneto-encephalographic analysis of cortical oscillatory activity in patients with brain tumors: Synthetic aperture magnetometry (SAM) functional imaging of delta band activity. (2007)
  • 著者名/発表者名: Oshino S, Kato A, Wakayama A, Taniguchi M, Hirata M, Yoshimine T
  • 雑誌名: NeuroImage 34 ページ: 957-964
  • 査読あり
• [雑誌論文] Late response evoked by cerebellar stimuli: effect of optokinetic stimulation. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sakihara K, Hirata M, Nakagawa S, Fujiwara N, Sekino S, Ueno S, Ihara A, Yorifuji S
  • 雑誌名: Neuro Report 18 ページ: 891-894
  • 査読あり
• [雑誌論文] 皮質脳波を用いたbrain mappingとneural decoding (2007)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、柳澤琢史、澁谷大輔、齋藤洋一、加藤天美、神谷之康、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 信学技報 52 ページ: 105-108
• [雑誌論文] 局所脳律動変化にもとづいた脳機能マッピングと脳機能再建への応用 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之、柳澤琢史、後藤哲、澁谷大輔、加藤天美、齋藤洋一、神谷之康、吉峰俊樹
  • 雑誌名: 機能的脳神経外科 46 ページ: 129-134
• [学会発表] ECoG Brain-Machine Interface for Motor Prosthesis (2010)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 2nd UK-Japan BMI Workshop
  • 発表場所: New Castle(UK)
  • 年月日: 2010-02-26
• [学会発表] Brain-machine interface using brain surface electrodes (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 2nd Global COE International Symposium EDIS2009, " Center for Electronic Devices Innovation ", Advances in Neuroengineering III
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-02-01
• [学会発表] 完全ワイヤレス埋込型ブレインマシンインターフェースの開発と神経倫理 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第49回日本定位・機能神経外科学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-01-23
• [学会発表] Connecting the Brain with Computers: A Novel Brain-Machine Interface (BMI) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: UNBA Symposium and Technology Fair
  • 発表場所: San Francisco(USA)
  • 年月日: 2010-01-12
• [学会発表] Real-time and training-free control of a prosthetic robot arm using human electrocorticograms (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 39th annual meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago(USA)
  • 年月日: 2009-10-18
• [学会発表] 重度障害者用ブレイン・マシン・インターフェースの開発:新しいかたちの人生への復帰支援 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第68回日本脳神経外科学会学術総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] ALS患者を対象としたブレイン・マシン・インターフェースに関する患者アンケート調査 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第6回日本難病医療ネットワーク研究会
  • 発表場所: 津
  • 年月日: 2009-10-09
• [学会発表] Real-time robotic arm control based on the cerebral oscillatory changes using human electro- corticograms (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 18th Meeting of the International Society for Brain Electromagnetic Topography
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-10-02
• [学会発表] Real-time and training-free control of a prosthetic robot arm using human electrocorticograms (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 9th World Congress of the International Neuromodulation Society
  • 発表場所: Soul(Korea)
  • 年月日: 2009-09-13
• [学会発表] Functional brain mapping using event-related oscillatory changes (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 2nd biannual conference of the International Society for the Advancement of Clinical Magnetoencephalography
  • 発表場所: Athens (Greece)
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] MEG of language systems: A critical appraisal (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: he 28th International Epilepsy Congress
  • 発表場所: Budapest(Hungry)
  • 年月日: 2009-06-30
• [学会発表] anguage dominance and mapping based on neuromagnetic oscillatory changes: comparison with invasive procedures (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 3rd Asian Epilepsy Surgery Congress
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-06-19
• [学会発表] 脳信号解読技術を用いた脳機能再建 (2009)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 日本医工学治療学会第25回学術大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2009-04-12
• [学会発表] 言語領野皮質機能マッピングの現状と将来:侵襲的電気刺激から非侵襲機能画像と経頭蓋磁気刺激の併用へ (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第10回日本ヒト脳機能マッピング学会
  • 発表場所: 山形
  • 年月日: 20080606-20080607
• [学会発表] ブレインマシンインターフェースを用いた運動機能再建 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 平成20年度情報処理学会関西支部支部大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-10-24
• [学会発表] てんかん外科のための皮質電気刺激と皮質脳波律動変化を併用した脳機能マッピング (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第42回日本てんかん学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2008-10-19
• [学会発表] 皮質脳波を用いたBrain machine interfaceによるリアルタイムロボット制御:現状と今後の展望 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 社団法人日本脳神経外科学会第67回学術集会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2008-10-01
• [学会発表] 脳表脳波計測に基づく運動制御の実時間復号化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第23回生体・生理工学シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2008-09-28
• [学会発表] Real time decoding of motor control using electrocorticograms (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Satelite symposium of biomag 2008
  • 発表場所: Sapporo
  • 年月日: 2008-08-25
• [学会発表] 脳表脳波を用いたブレイン・コンピュータ・インターフェース (2008)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 第52回システム制御情報学会研究発表講演会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2008-05-16
• [学会発表] Hierarchical network of the human sensorimotor cortex: Coherence analysis using gyral and intrasulcal electrocorticograms (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The Post- Conference Workshops of the 22nd Annual Conference on Neural Information Processing Systems
  • 発表場所: Whistler(Canada)
  • 年月日: 20071207-20071208
• [学会発表] 開口合成脳磁図を用いた言語優位半球 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 言語機能局在の術前評価、第41回日本てんかん学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20071101-20071102
• [学会発表] Functional brain mapping using electrocorticographic oscillatory changes (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 2nd Congress of the International Society of Reconstructive Neurosurgery and 5th Scientific Meeting of the Neurorehabilitation and Reconstructive Neurosurgery Committee of the World Federation of Neurosurgical Societies
  • 発表場所: Taipei(Taiwan)
  • 年月日: 20070913-20070916
• [学会発表] Noninvasive evaluation of language dominance and localization using synthetic aperture magnetometry: Comparison with the Wada test and stimulation mapping (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 27th International Epilepsy Congress
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 20070709-20070711
• [学会発表] 23.平田雅之、皮質脳波を用いたbrain mappingとneural decoding (2007)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: ニューロコンピューティング研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2007-10-19
• [学会発表] 開口合成脳磁図を用いた言語優位半球、言語機能局在の術前評価:侵襲的検査法との比較検証 (2007)
  • 著者名/発表者名: 平田雅之
  • 学会等名: 66回日本脳神経外科学会総会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-10-05
• [学会発表] Noninvasive evaluation of language dominance and localization using synthetic aperture magnetometry: comparison with the Wada test and stimulation mapping (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: he First Conference of the International Society for the Advancement of Clinical Magnetoencephalography
  • 発表場所: Matsushima(Japan)
  • 年月日: 2007-08-28
• [学会発表] Functional brain mapping and restoration using event-related oscillatory changes. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 6th Congress of the Asian Society for Stereotactic, Functional and Computer Assisted Neurosurgery
  • 発表場所: Mt. Fuji (Japan)
  • 年月日: 2007-05-24
• [図書] Motor control and epilepsy-Functional restoration after surgical treatment for intractable epilepsy.(In Eventrelated Potentials in Patients with Epilepsy: from Current State to Future Prospects) (2008)
  • 著者名/発表者名: Kato A, Hirata M(12人中3番目)
  • 総ページ数: 139-149
• [図書] MEG neuroimaging of delisions in episodic interictal psychosis of epilepsy-in Cheyne D, Ross B, Stroink G, Weinberg H (ed.): New Frontiers in Biomagnetism.(Excerpta Medica International Congress Series 1300) (2007)
  • 著者名/発表者名: Ishii R, Hirata M(11人中9番目)
  • 総ページ数: 649-652
  • 出版者: Elsevier
• [備考] 大阪大学脳神経外科のホームページにて研究成果を紹介
  • URL: http://www.nsurg.med.osaka-u.ac.jp/school/research/research.html#c16
• [備考] 大阪大学大学院医学系研究科のホームページにて研究成果を紹介
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/jp/kastudo/geka.html#kankakuki
• [備考] 平田雅之:NHK総合テレビ、首都圏ネットワーク"脳と機械をつなぐ"研究最前線2009/11/4
• [備考] 平田雅之、吉峰俊樹:日本経済新聞「脳信号で操作」実用へ前進2009/9/27
• [備考] 平田雅之:毎日放送、VOICE「医工連携」で未来の治療へ、2009/4/9
• [備考] 平田雅之、吉峰俊樹:朝日新聞、脳に電極ロボよ動け、2008/4/17
• [産業財産権] 機器制御装置、機器システム、機器制御方法、機器制御プログラム、および記録媒体 (2010)
  • 発明者名: 平田雅之, (他7名)
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許・特願2010 - 49814
  • 出願年月日: 2010-03-05
• [産業財産権] Intracranial electrode and method for producing same (2009)
  • 発明者名: Hirata M, 他6名
  • 権利者名: Osaka Univ
  • 産業財産権番号: 特許・12/378,695
  • 出願年月日: 2009-02-18
• [産業財産権] 頭蓋内電極構造体およびその製造方法 (2007)
  • 発明者名: 平田雅之, (他4名)
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許・2007-216461
  • 出願年月日: 2007-08-22