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2008 年度 実績報告書

脳活動と脳循環代謝システムの連動、その局所原理と全体像の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20390249
研究機関(財)東京都医学研究機構

研究代表者

根本 正史  (財)東京都医学研究機構, 東京都精神医学総合研究所, 客員研究員 (80370980)

研究分担者 星 詳子  (財)東京都医学研究機構, 東京都精神医学総合研究所, 副参事研究員 (50332383)
小畠 隆行  独立行政法人放射線医学総合研究所, 研究ディレクター (00285107)
正本 和人  独立行政法人放射線医学総合研究所, 研究員 (60455384)
キーワード神経機能画像学 / 脳血流 / 神経活動 / 光学的測定 / 神経血管カップリング / 脳微小循環 / 二光子顕微鏡 / 内因性光学信号
研究概要

本研究は,脳活動とそれを支える脳循環代謝システムの連動について,その局所原理と全体像を,異なる時空間スケール,すなわち,(1)微視的時空間スケールと(2)巨視的時空間スケールから統合的に解明することを目的としている。平成20年度,(1)に関しては,2光子顕微鏡の資料台にて,酸素化,脱酸素化ヘモグロビンの吸収優位波長を用い,通常のCCDカメラで内因性光学信号を取得,神経活動領域を描出する実験系をくみ上げた。その後,Quantum dot nanocrystalsを静脈内に投与,活動領域の微小循環系3次元構造を描出して,皮質穿通動静脈の血管径計測や毛細血管内赤血球のline scanを行った。結果,血管径の変化,血液量の変化は,細動脈側優位に,血球スピードの変化は細静脈側優位に観察され,fMRI-BOLD信号の起源としては,Balloon Modelで想定されるような細静脈側expansionはあまり重要ではないと推測された。(2)においてヘモグロビン2次元マッピングについては,高速フィルター変換器ではなく,多波長同時観察ユニット(Quad-View)を用いて実現した。また,活動領域で微小電極を用いて細胞外電場電位を測定,周波数解析にて,Multi-Unit Spiking Activity(MUA)と高周波数電場電位(gamma-band LFP)と低周波数LFPとに分離した。その結果,脳循環反応は,MUAとgamma-band LFPと線形的に密接に関係していることが示された。これは,Brain Mappingに用いられる脳循環反応が,背後にある大脳皮質活動のうち,どのような神経活動の要素を反映しているかを理解する上で極めて重要な結果であると考えられた。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] A multi-compartmental SE-BOLD interpretation for stimulus-related signal changes in diffusion-weighted functional MRI2009

    • 著者名/発表者名
      Kershaw, J, ..., Obata, T.
    • 雑誌名

      NMR Biomed (Epub ahead of print)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trial-by-trial relationship between neural activity, oxygen consumption, and blood flow responses2008

    • 著者名/発表者名
      Masamoto, K, et al.
    • 雑誌名

      Neuroimage 40(2)

      ページ: 442-450

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 近赤外分光法(NIRS)による脳機能計測2008

    • 著者名/発表者名
      星詳子
    • 雑誌名

      Med Technol (日本語) 37(3)

      ページ: 248-252

    • 査読あり
  • [学会発表] Physiologic basis for functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) : fundamental principles on neurovascular coupling2008

    • 著者名/発表者名
      Nemoto, M, et al.
    • 学会等名
      第31回日本神経科学会 (Neuroscience 2008)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-07-09
  • [図書] Near-infrared spectroscopy for studying higher cognition2008

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Y
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      Springer, Heiderberg (Title ; Neural Correlates of Thinking)

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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