ヒト大脳の脳溝内機能解剖の解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22390275
• 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: 吉峰 俊樹 大阪大学, 医学系研究科, 教授 (00201046)
• 研究分担者: 平田 雅之 大阪大学, 医学系研究科, 特任准教授 (30372626) ; J Morris Shayne 大阪大学, 医学部付属病院, 医員 (70542116) ; 栁澤 琢史 大阪大学, 医学系研究科, 助教 (90533802) ; 貴島 晴彦 大阪大学, 医学系研究科, 講師 (10332743) ; 齋藤 洋一 大阪大学, 教授 (20252661) ; 橋本 直哉 大阪大学, 医学系研究科, 准教授 (90315945) ; 後藤 哲 大阪大学, 医学系研究科, 助教
• 連携研究者: 松下 光次郎 大阪大学, 医学系研究科, 特任助教 (30531793)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 脳溝 / 神経接続性 / 皮質脳波 / コヒーレンス / ファイバートラッキング

研究概要

脳溝自動抽出ソフトを利用して MRIデータから中心溝形状を抽出し、3次元的定量解析を行った。その結果、右利き健常者では中心溝前壁では手の領域の突出量、面積が左側で有意に大きいことを明らかにした。また手の領域の最内側の点がMRI水平断像では位置が変わらないため、中心溝解析時の局所座標系原点として利用できることを見出した。また脳溝形態解析技術を電極シート製造に応用して、脳形状を自動抽出、型を3次元CADで設計、3Dプリンタで迅速製造し、その型から個々人の脳にフィットするシリコーン電極シートを作成する開発環境を確立した。これを利用して作成した3次元高密度電極をALS患者の臨床研究で利用した。

研究成果

• [雑誌論文] Clinical application of neuromagnetic recordings: from functional imaging to neural decoding (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yoshimine T
  • 雑誌名: IEICE Trans Electron 巻: 96-C(3) ページ: 313-319
• [雑誌論文] Regulation of motor representation by phase-amplitude coupling in the sensorimotor cortex (2012)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Yamashita O, Hirata M, Kishima H, Saitoh Y, Goto T, Yoshimine T, Kamitani Y
  • 雑誌名: J Neurosci 巻: 32(44) ページ: 15467-15475
• [雑誌論文] Neural decoding of unilateral upper limb movements using single trial MEG signals (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugata H, Goto T, Hirata M, Yanagisawa T, Shayne M, Matsushita K, Yoshimine T, Yorifuji S
  • 雑誌名: Brain Res 巻: 1468 ページ: 29-37
• [雑誌論文] Altered extrafocal iomazenil activity in mesial temporal lobe epilepsy (2012)
  • 著者名/発表者名: Hosomi K, Kishima H, Oshino S, Hirata M, Tani N, Maruo T, Hui Ming Khoo, Shimosegawa E, Hatazawa J, Kato A, Yoshimine T
  • 雑誌名: Epilepsy Res 巻: 103(2-3) ページ: 195-204
• [雑誌論文] Differential responses of primary auditory cortex in autistic spectrum disorder with auditory hypersensitivity (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsuzaki J, Kagitani-Shimono K, Goto T, Sanefuji W, Yamamoto T, Sakai S, Uchida H, Hirata M, Mohri I, Yorifuji S, Taniike M
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 23 ページ: 113-118
• [雑誌論文] Movement-related neuromagnetic fields and decoding performances of single trial classifications in unilateral upper limb movements (2012)
  • 著者名/発表者名: Sugata H, Goto T, Hirata M, Yanagisawa T, Shayne M, Matsushita K, Yoshimine T, Yorifuji S
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 23(1) ページ: 16-20
• [雑誌論文] Electrocorticographic control of a prosthetic arm in paralyzed patients (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Kishima H, Matsushita K, Goto T, Fukuma R, Yokoi H, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: Annal Neurol 巻: 71(3) ページ: 353-361
• [雑誌論文] A high-linearity low-noise amplifier with variable bandwidth for neural recording systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshida T, Sueishi K, Iwata A, Matsushita K, Hirata M, Suzuki T
  • 雑誌名: Jap J Applied Physics 巻: 50
• [雑誌論文] Motor restoration based on the brain machine interface using brain surface electrodes: real time robot control and a fully-implantable wireless system (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Yanagisawa T, Goto T, Morris S, Yokoi H, Suzuki T, Yoshida T, Sato F, Kawato M, Yoshimine T
  • 雑誌名: Advanced robotics 巻: 26 ページ: 399-408
• [雑誌論文] A fully-implantable wireless system for human brain-machine interfaces using brain surface electrodes: W-HERBS (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Suzuki T, Yoshida T, Sato F, Morris S, Yanagisawa T, Goto T, Kawato M, Yoshimine T
  • 雑誌名: IEICE Trans Commun 巻: E94-B(9) ページ: 2448-2453
• [雑誌論文] Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus improves temperature sensation in patients with Parkinson's disease (2011)
  • 著者名/発表者名: Maruo T, Saitoh Y, Hosomi K, Kishima H, Shimokawa T, Hirata M, Goto T, Morris S, Harada Y, Yanagisawa T, Aly MM, Yoshimine T
  • 雑誌名: Pain 巻: 152(4) ページ: 860-5
• [雑誌論文] Real-time control of a prosthetic hand using human electrocorticograms (2011)
  • 著者名/発表者名: Yanagisawa T, Hirata M, Saitoh Y, Goto T, Kishima H, Fukuma R, Yokoi H, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 雑誌名: J Neurosurg 巻: 114(6) ページ: 1715-22
• [雑誌論文] Frequency-dependent spatiotemporal distribution of cerebral oscillatory changes during silent reading: a magnetoencephalograhic group analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Goto T, Hirata M, Umekawa Y, Yanagisawa T, Shayne M, Saitoh Y, Kishima H, Yorifuji S, Yoshimine T
  • 雑誌名: Neuroimage 巻: 54(1) ページ: 560-567
• [雑誌論文] Quantitative analysis of phosphenes induced by navigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Tani N, Hirata M, Motoki Y, Saitoh Y, Yanagisawa T, Goto T, Hosomi K, Kozu A, Yorifuji S, Yoshimine T
  • 雑誌名: Brain stimulation 巻: 4(1) ページ: 28-37
• [雑誌論文] Magnetoencephalogram (2010)
  • 著者名/発表者名: Barnes G, Hillebrand A, Hirata M
  • 雑誌名: Scholarpedia 巻: 5(7) ページ: 3172
  • URL: http://www.scholarpedia.org/article/Magnetoencephalogram
• [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 巻: 49(3) ページ: 2564-2569
• [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 巻: 288(1-2) ページ: 72-78
• [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 巻: 112(3) ページ: 528-538
• [学会発表] Current status and problems of neurosurgery in Asia (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimine T
  • 学会等名: Japan-Asia Neurosurgical Forum
  • 発表場所: Fukuoka(Japan)
  • 年月日: 2013-03-09
• [学会発表] Clinical BMI Roadmap in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimine T
  • 学会等名: 2013 International Workshop on Clinical Brain Neural Machine Interface Systems
  • 発表場所: Houston, Texas
  • 年月日: 2013-02-25
• [学会発表] Clinical application of neuromagnetic recordings: from functional mapping to brain-machine interfaces (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: 2013 Neurology & Neurosurgery Forum
  • 発表場所: Taipei (Taiwan)
  • 年月日: 2013-01-13
• [学会発表] Connectivity changes in the epileptic brain (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshimine T
  • 学会等名: 6th Asian Epilepsy Surgery Congress
  • 発表場所: Busan(Korea)
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Towards clinical application of brain-machine interfaces based on electrocorticograms (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yanagisawa T, Matsushita K, Sugata H, Morris S, Kageyama Y, Kishima H, Saitoh Y, Kamitani Y, Suzuki T, Yokoi H, Nishimura Y, Yoshida T, Sato F, Kawato M, Yoshimine T
  • 学会等名: The International Symposium on Clinical Application of Brain-Machine Interface (BMI)
  • 発表場所: Osaka (Japan)
  • 年月日: 2012-10-20
• [学会発表] Contour Fitting High Density Personalized 3 Dimensional Cortical Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Shayne M
  • 学会等名: Materialize World Conference 2012
  • 発表場所: Leuven (Belgium)
  • 年月日: 2012-04-18
• [学会発表] Neural Decoding of Cortical Motor Function in Chronically Paralyzed Patients (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshimine T
  • 学会等名: Neural Decoding of Cortical Motor Function in Chronically Paralyzed Patients
  • 発表場所: Taipei(Taiwan)
  • 年月日: 2012-04-13
• [学会発表] A Fully-Implantable Wireless System for Human Brain-Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes:W-HERBS (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Bielefeld University-Osaka University Workshop 2012
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Human Brain-Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Workshop on Cognitive Neuroscience Robotics
  • 発表場所: Genova (Italy)
  • 年月日: 2012-03-13
• [学会発表] A Fully- implantable Wireless System for Human Brain-Machine Interfaces using Brain Surface Electrodes: W-HERBS (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Matsushita K, Suzuki T, Yoshida T, Sato F, Morris S, Yanagisawa T, Goto T, Kawato M, Yoshimine T
  • 学会等名: The 41st annual meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: Washington
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] Connecting Robot to Brain (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: The 4th Symposium on Cognitive Neuroscience Robotics
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-05-13
• [学会発表] Human brain-machine interface (BMI) (2011)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Osaka-UW Workshop 2011
  • 発表場所: Seatle
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] An integrative BMI approach for functional restoration using human electrocorticograms (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yanagisawa T, Goto T, Matsushita K, Suzuki T, Yokoi H, O Sakura, Yoshida T, Sato F, Fujii N, Ushiba J, Saitoh Y, Sawada J, Kishima H, Kamitani Y, Yoshimine T
  • 学会等名: The 40th annual meeting of Society for Neuroscience
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] Neurophysiological approach to language function based on event-related oscillatory changes: from functional mapping to brain-machine interface (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Goto T, Yanagisawa T, Inui M, Kishima H, Saitoh Y, Hosomi K, Maruo T, Shayne M, Yorifuji S, Yoshimine T
  • 学会等名: 29th International Congress of Clinical Neurophysiology
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2010-10-30
• [学会発表] Connecting Robot and Brain (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Bielefeld-Osaka Workshop 2010
  • 発表場所: Bielefeld, Germany
  • 年月日: 2010-10-12
• [学会発表] Brain-machine interface using human brain surface electrodes (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirata M
  • 学会等名: Bielefeld-Osaka Workshop 2010
  • 発表場所: Bielefeld, Germany
  • 年月日: 2010-10-11
• [図書] Technological Advancements in Biomedicine for Healthcare Applicatiions (2012)
  • 著者名/発表者名: Hirata M, Yanagisawa T, Matsushita K, Sugata H, Kamitani Y, Suzuki T, Yokoi H, Goto T, Morris S, Saitoh Y, Kishima H, Kawato M, Yoshimine T
  • 総ページ数: 362-374
  • 出版者: IGI Global Proof
• [備考] 大阪大学大学院 医学系研究科 脳神経外科学講座ホームページ
  • URL: http://www.nsurg.med.osaka-u.ac.jp/school/index.html
• [産業財産権] Machine Control Device, Machine System, Machine Control Method, and Recording Medium Storing Machine Control Program (2013)
  • 発明者名: Hirata M, Yanagisawa T, Kamitani Y, Yokoi H, Yoshimine T, Goto T, Fukuma R, Kato R
  • 権利者名: Osaka University, ATR, The University of Tokyo
  • 産業財産権番号: US8396546
  • 取得年月日: 2013-03-12
  • 外国
• [産業財産権] 体内埋込装置のケーシングと体内埋込装置、および体内埋込装置のケーシングの製造方法、および体内埋込装置を用いた治療支援方法 (2012)
  • 発明者名: 平田雅之、吉峰俊樹、松下光次郎、後藤哲、柳澤琢史、鈴木隆文、吉村眞一
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学、国立大学法人東京大学、株式会社飛鳥電機株式会社
  • 産業財産権番号: 米国出願番号 13/510,841
  • 出願年月日: 2012-05-18
  • 外国
• [産業財産権] 頭蓋内電極構造体およびその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 平田雅之、吉峰俊樹、齋藤洋一、柳澤琢史、後藤 哲
  • 権利者名: 国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特許5126710
  • 取得年月日: 2012-11-09