ＭＥＧ・ＮＩＲＳ同時計測による脳神経・脳血流動態シグナルの量的対応化の確立

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23650217
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 檀 一平太 自治医科大学, 医学部, 准教授 (20399380)
• キーワード: NIRS / MEG / マルチモダルイメージング / 同時計測 / 一般線型モデル

研究概要

本研究の目的は、MEG-NIRS同時計測システムを用いて、MEGで計測される脳神経活動シグナルの時系列パターンがNIRSで計測される脳血流動態シグナルの時系列パターン、および、空間的活動パターンにどのように反映されるか、を解明することである。
この遂行に伴い、MEG-NIRSの同時計測システムの立ち上げを行なったところ、事象関連磁場については、正中神経の電気刺激については、信号源が比較的脳深部にあるものの、刺激強度を調整すれば、NIRSでも観察可能であることが分った。しかし、この刺激を用いた場合に、有用な科学的言及を行なえる課題設定が困難であった。
このため、いたずらに同時計測を追求するのではなく、NIRS信号の時間構造を反映した解析法を探索するという方向性を模索することにした。従来fMRIでは、単一の血流動態関数を仮定し、それを経験的に計測信号に一般線形モデル（GLM）を用いて当てはめるという手法が取られてきたが、NIRS信号においては、酸素化(HbO)、脱酸素化ヘモグロビン(HbR)、それぞれの信号挙動は異なり、単一のモデルによる適合は適切ではない。このため、モデルの変数を動的に変更させる動的GLMという手法を新たに開発した。
この方法を言語課題の解析に適用したところ、呼称課題においては、一般的な遅延を付与したモデルが適合したが、対照的に，経時的に負荷が増大していく語流暢性課題においては、より時間応答の遅れた血流動態モデルが適合することが判明した。動的GLMによる集団マッピングでは、一般的なモデルを用いたマッピングに比べて、HbRでより検出力が向上した。また、HbO、HbR変化の両方でより検出が上昇し、より強い言語有意半球側での活動が認められた。結論として、NIRS信号においては、時間構造を反映した動的な解析が必要であることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Extrinsic information influences taste and flavor perception: a review from psychological and neuroimaging perspectives (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamoto M, Dan I
  • 雑誌名: Seminars in Cell and Developmental Biology 巻: 24 ページ: 247-255
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2012.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Language-specific cortical activation patterns for verbal fluency tasks in Japanese as assessed by multichannel functional near-infrared spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Dan H, Dan I, Sano T, Kyutoku Y, Oguro K, Yokota H, Tsuzuki D, Watanabe E
  • 雑誌名: Brain and Language 巻: 126 ページ: 208-216
  • DOI: 10.1016/j.bandl.2013.05.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of anesthesia on trigeminal somatosensory evoked magnetic fields (2012)
  • 著者名/発表者名: Otsuka T, Dan H, Dan I, Sase M, Sano T, Tsuzuki D, Sasaguri K, Okada N, Kusama M, Jinbu Y, Watanabe E.
  • 雑誌名: Journal of Dental Research 巻: 91 ページ: 1196-1201
  • DOI: 10.1177/0022034512462398
  • 査読あり
• [雑誌論文] Right prefrontal activation as a neuro-functional biomarker for monitoring acute effects of methylphenidate in ADHD children: An fNIRS study (2012)
  • 著者名/発表者名: Monden Y, Dan H, Nagashima M, Dan I, Tsuzuki D, Kyutoku Y, Gunji Y, Yamagata T, Watanabe E, Momoi M Y.
  • 雑誌名: NeuroImage: Clinical 巻: 1 ページ: 131-140
  • DOI: 10.1016/j.nicl.2012.10.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validating atlas-guided DOT: a comparison of diffuse optical tomography informed by atlas and subject-specific anatomies (2012)
  • 著者名/発表者名: Cooper R J, Caffini M, Dubb J, Custo A, Tsuzuki D, Fischl B, Wells W, Dan I, Boas D A.
  • 雑誌名: NeuroImage 巻: 62 ページ: 1999-2006
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2012.05.031
  • 査読あり
• [産業財産権] 経頭蓋脳機能解析方法 (2012)
  • 発明者名: 檀一平太、續木大介、渡辺英寿
  • 権利者名: 檀一平太、續木大介、渡辺英寿
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2012- 95838
  • 出願年月日: 2012-04-19