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2023 年度 実績報告書

軽度認知障害(MCI)を判別するEEGバイオマーカーの機械学習による解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ3206
配分区分基金
研究機関国立研究開発法人国立長寿医療研究センター

研究代表者

片山 脩  国立研究開発法人国立長寿医療研究センター, 予防老年学研究部, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワード脳波 / 軽度認知障害 / 機械学習 / MRI
研究実績の概要

研究期間全体を通して835名の認知機能検査、頭部MRI、脳波の測定が令和5年度までに完遂した。そして、本研究課題について世界トップレベルの研究室でさらに遂行するためにアメリカ合衆国のコロンビア大学認知神経科学研究部のYaakov Stern教授の研究室へ5月から2月まで留学した。留学中に本研究課題であるMCIを有する地域在住高齢者の神経生理学的特徴を脳波を用いて検討した。402人の健常対照者(HC)と47人のMCI者の人口統計学的特徴、認知機能、身体機能、安静時MRIと脳波(rs-EEG)、Simon課題中の事象関連電位(ERP)、課題正答率と反応時間(RT)を測定した。MCI高齢者のrs-EEGネットワークを評価するために、eLORETA-ICAを使用した。結果は MCI群ではSimon課題の正答率が低く、RTが遅いことが観察された(p<0.01)。HC群とMCI群でMRIから算出した脳容積に差はなかったが、MCI群では背側注意ネットワーク(DAN)活動(p < 0.05)とERPのN2振幅(p < 0.001)の有意な低下が観察された。さらに、DAN活動は、教育年数(Rs = 0.32、p = 0.027)、全般的認知機能(Rs = 0.32、p = 0.027)、処理速度(Rs = 0.32、p = 0.027)と相関が認められた。機械学習を用いたeLORETA-ICAネットワークを追加したMCIの識別精度は0.7817から0.7929、曲線下面積は0.8492から0.8495であった。結論として、非侵襲的で比較的安価な脳波を用いたrs-EEGのeLORETA-ICAアプローチは、MCI高齢者における特異的な変化を示した。eLORETA-ICAは、測定環境の制約が少なく、簡易で有効な評価法であることから、地域在住高齢者におけるMCIの早期発見に有用である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 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)

  • [雑誌論文] Neurophysiological markers in community-dwelling older adults with mild cognitive impairment: an EEG study2023

    • 著者名/発表者名
      Katayama Osamu、Stern Yaakov、Habeck Christian、Lee Sangyoon、Harada Kenji、Makino Keitaro、Tomida Kouki、Morikawa Masanori、Yamaguchi Ryo、Nishijima Chiharu、Misu Yuka、Fujii Kazuya、Kodama Takayuki、Shimada Hiroyuki
    • 雑誌名

      Alzheimer's Research & Therapy

      巻: 15 ページ: 217

    • DOI

      10.1186/s13195-023-01368-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] An EEG study of neurophysiological markers of cognitive reserve2024

    • 著者名/発表者名
      Osamu Katayama, Yaakov Stern, Christian Habeck, Annabell Coors, Sangyoon Lee, Kenji Harada, Keitaro Makino, Kouki Tomida, Masanori Morikawa, Ryo Yamaguchi, Chiharu Nishijima, Yuka Misu, Kazuya Fujii, Takayuki Kodama, and Hiroyuki Shimada
    • 学会等名
      Alzheimer's Association International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 地域在住高齢者における軽度認知障害の神経生理学的マーカーの解明: 脳波研究2024

    • 著者名/発表者名
      片山脩、Yaakov Stern、Christian Habeck、原田健次、牧野圭太郎、山口亨、西島千陽、見須裕香、兒玉隆之、島田裕之
    • 学会等名
      第66回日本老年医学会
  • [学会発表] 認知予備能の神経生理学的マーカーの解明: 脳波研究2024

    • 著者名/発表者名
      片山脩、Yaakov Stern、Annabell Coors、原田健次、牧野圭太郎、山口亨、西島千陽、見須裕香、兒玉隆之、島田裕之
    • 学会等名
      第66回日本老年医学会
  • [学会発表] 脳波ネットワーク解析による認知予備能の神経実装の解明2024

    • 著者名/発表者名
      片山脩、Yaakov Stern、Annabell Coors、原田健次、牧野圭太郎、山口亨、西島千陽、見須裕香、兒玉隆之、島田裕之
    • 学会等名
      第3回日本老年療法学会

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公開日: 2024-12-25  

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