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2020 年度 実績報告書

脳機能ネットワークにおける分離・統合状態間スイッチングの生成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K16887
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

福嶋 誠  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (70836452)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード脳機能ネットワーク / 脳ダイナミクス / 時変ネットワーク / 安静時脳活動 / 脳活動シミュレーション
研究実績の概要

最終年度である今年度は,安静時ヒト脳機能ネットワークの分離・統合状態間スイッチングの生成メカニズムを明らかにすることを目的として,分離・統合状態間スイッチングの背後にある脳活動の時空間パターンを特徴づけるための方法論について検討した.その結果,1)Co-activation patterns(CAPs)やInnovation-driven CAPs(iCAPs)といった繰り返し生じる脳活動時空間パターンを抽出し,これらのパターンを分離・統合状態間スイッチングと関連づける方法と,2)脳活動を脳構造ネットワークのグラフ周波数ドメインの各基底に射影し,これにより定量化される瞬時の脳活動パターンと脳構造結合パターンの類似性を分離・統合状態間スイッチングと関連づける方法のそれぞれの有効性について確認することができた.
前年度を含め研究期間全体を通じて,安静時において生じるヒト脳機能ネットワークの分離・統合状態間スイッチングの生成メカニズムを明らかにするための研究を進めてきた.本研究では特に,非線形結合振動子モデルによる安静時脳活動のシミュレーション実験系を用いることによって,どのような脳構造結合の要素が分離・統合状態間スイッチングの生成に寄与しているのかの一端を解明することができた.ここで明らかにした知見(脳構造結合の大域的な空間的配置とネットワークトポロジー,ならびに視覚ネットワークに含まれる脳領野とリンクしている局所的な脳構造結合が,分離・統合状態間スイッチングの生成に重要な役割を果たすこと)は,今年度において原著論文として出版された.

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 その他

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

  • [国際共同研究] インディアナ大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      インディアナ大学
  • [雑誌論文] Structural determinants of dynamic fluctuations between segregation and integration on the human connectome2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Fukushima, Olaf Sporns
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 ページ: 606

    • DOI

      10.1038/s42003-020-01331-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 脳結合データのネットワーク分析2020

    • 著者名/発表者名
      福嶋 誠
    • 学会等名
      第4回ヒト脳イメージング研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] マクロスケールコネクトーム上における脳情報通信の経路選択モデル2020

    • 著者名/発表者名
      福嶋 誠・ライプニッツ 賢治
    • 学会等名
      第43回日本神経科学大会
  • [学会発表] Exploring the brain's routing strategies by simulating packet-based communication on the connectome2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Fukushima, Kenji Leibnitz
    • 学会等名
      26th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
    • 国際学会
  • [学会発表] 脳ネットワーク上におけるパケット通信の離散事象シミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      福嶋 誠・ライプニッツ 賢治
    • 学会等名
      第64回システム制御情報学会研究発表講演会
  • [備考] 個人webページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/mfukushimawebjp

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公開日: 2021-12-27  

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