脳波-近赤外分光法同時記録を用いたサブプレート・ニューロンの脳血流動態の解明

2022 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K08228
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 城所 博之 名古屋大学, 医学部附属病院, 講師 (20647466)
• 研究分担者: 多賀 厳太郎 東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教授 (00272477) ; 夏目 淳 名古屋大学, 医学系研究科, 特任教授 (60422771)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: サブプレート / 早産児 / 脳波 / デルタブラッシュ / 近赤外分光法 / 安静時ネットワーク / 自発的活動 / 睡眠ステート

研究実績の概要

本研究の目的は、ヒト早産児を対象に、1)脳波と機能的近赤外分光法（fNIRS）の同時記録を多チャンネルで行い、サブプレート・ニューロンの神経活動に応答する脳血流反応を明らかにすることである。さらに、2)サブプレート・ニューロンの活動動態が、将来の脳構造や脳機能、神経ネットワーク形成に及ぼす影響を明らかにすることである。本研究は、げっ歯類の実験から導かれた仮説である「サブプレート・ニューロンが胎生期の脳発達や神経ネットワーク構築に重要な役割を果たす」ことをヒトで実証する意義がある。
令和4年度は、令和3年度に引き続き、名古屋大学医学部附属病院における在胎22～32週の早産児で、研究参加に同意が得られた早産児20例に対し、安静睡眠時に約60分の脳波-fNIRS同時記録をNICU内あるいは当院の脳波室で施行した。記録は修正30週～44週までの期間に反復して行い、各症例で1～4記録（合計56記録）を行った。得られた脳波データを用い、睡眠覚醒あるいは動睡眠と静睡眠の各ステート分類を行い、NIRSデータとの関係を検討した。症例を増やし検討しても動睡眠では静睡眠と比較し、NIRSが捉える安静時ネットワークのチャネル間同期性が高値となることが確認された。このことは、安静時ネットワークが睡眠ステージで異なる可能性をより強固に結論づける成果となった。また、脳波に認めるデルタブラッシュに対応するNIRS情報との関係を検討し、サブプレートニューロンの神経活動に応答する脳血流反応が観察され始めている。次年度に向けて、さらに検討症例を増やし、サブプレート・ニューロンの神経活動動態を明らかにする予定である。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

デルタブラッシュを正確に同定するアルゴリズムの開発が遅れたため、デルタブラッシュに対応する血流応答の様式を検討することが遅れたためである。

今後の研究の推進方策

令和5年度は、早産児脳波からデルタブラッシュを検出するアルゴリズムのブラッシュアップを進める。早産児に対する脳波-機能的NIRSの記録は令和5年度も引き続き行い、データを収集する。
また、修正18か月に当院発達外来で神経学的評価及び行動発達評価の収集を行う。小児神経専門医が包括的な神経学的評価を行う。発達検査は、臨床心理士がBayleyⅢ発達評価とM-chatを含む自閉症スクリーニングを行う。
最終的に得られた結果から、研究の総括を行う。

次年度使用額が生じた理由

令和4年度は、新型コロナ感染症の拡大の影響から、国際学会や国内学会への参加、情報取集をする機会がなかったため、次年度に繰り越すことにした。令和5年
度は、研究補助員を増やし、さらに収集したデータの管理や解析を重点的に行う予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Proceedings of the 13th International Newborn Brain Conference: Fetal and/or neonatal brain development, both normal and abnormal (2022)
  • 著者名/発表者名: Abdi Khadar、Kawaguchi Mas Lind、Hermans Tim、Hershkovitz Reli、Holgersenmad、Kidokoro Hiroyuki
  • 雑誌名: Journal of Neonatal-Perinatal Medicine 巻: 15 ページ: 411～426
  • DOI: 10.3233/NPM-229002
  • 国際共著
• [学会発表] Periodic breathing distorts functional connectivity analysis (2023)
  • 著者名/発表者名: Anna Shiraki, Hiroyuki Kidokoro, Hama Watanabe, Gentaro Taga, Hajime Narita, Takamasa Mitsumatsu, Sumire Kumai, Ryosuke Suzui, Fumi Sawamura, Yuji Ito, Hiroyuki Yamamoto, Tomohiko Nakata, Yoshiaki Sato, Masahiro Hayakawa, Jun Natsume
  • 学会等名: Newborn Brain Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Sleep-state-dependent and region-specific development of brain functional connectivity in preterm infants (2022)
  • 著者名/発表者名: Anna Shiraki, Hiroyuki Kidokoro, Hama Watanabe, Gentaro Taga, Hajime Narita, Takamasa Mitsumatsu, Sumire Kumai, Ryosuke Suzui, Fumi Sawamura, Masahiro Kawaguchi, Takeshi Suzuki, Hiroyuki Yamamoto, Tomohiko Nakata, Yoshiaki Sato, Masahiro Hayakawa, Jun Natsume
  • 学会等名: Pediatric Academic Society annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 正期産児の睡眠段階と脳機能ネットワークの関連 (2022)
  • 著者名/発表者名: 城所博之、白木杏奈、渡辺はま、多賀厳太郎、牛田貴文、野坂麗奈、成田肇、光松孝真、隈井すみれ、佐藤義朗、早川昌弘、夏目淳、鈴井良輔、澤村文、山本啓之、中田智彦、佐藤
  • 学会等名: 日本光脳機能イメージング学会
• [学会発表] 早産児周期性呼吸が脳ヘモダイナミクスに与える影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 白木杏奈、城所博之、渡辺はま、多賀厳太郎、牛田貴文、野坂麗奈、成田肇、光松孝真、隈井すみれ、佐藤義朗、早川昌弘、夏目淳、鈴井良輔、澤村文、山本啓之、中田智彦、佐藤義朗、早川昌弘、夏目淳
  • 学会等名: 日本光脳機能イメージング学会
• [学会発表] 周期性呼吸が脳内の酸素化ヘモグロビン変動に与える影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 白木杏奈、城所博之、川口将宏、鈴木健史、山本啓之、佐藤義朗、早川昌弘
  • 学会等名: 日本周産期・新生児医学会学術集会
• [図書] 小児科臨床 (2022)
  • 著者名/発表者名: 城所博之
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 総合医学社