2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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15H05875
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
飛松 省三 九州大学, 医学研究院, 教授 (40164008)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松橋 眞生 京都大学, 健康長寿社会の総合医療開発ユニット, 特定准教授 (40456885)
麻生 俊彦 京都大学, 医学研究科, 助教 (50397543)
小池 耕彦 生理学研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 特任助教 (30540611)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経振動 / 非侵襲的脳刺激法 / 高次脳機能 / 広域ネットワーク解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「目的」先端的脳機能計測によるヒューマンネーチャーの解明である。これを達成するために、1) 認知と非侵襲的脳刺激による神経揺らぎの生理学的意義の解明、2) 高次脳機能の広域ネットワーク解明、の2つのテーマにおいて実験系を組み研究を行う。
「研究方法・計画」用いた手法は、脳磁図(MEG)、機能的MRI、硬膜下電極による皮質脳波記録である。課題負荷中の神経ゆらぎをネットワーク解析し、機能的結合度から高次脳機能との関連を検討した。プロジェクトの初年度であるため、「ヒューマンネーチャーの解明」のための複数のプロジェクトを立ち上げた。安静時・課題負荷時の神経揺らぎの生理学的意義と磁気(TMS)・電気刺激(tACS)による脳機能の振動調節の介入である。
「今年度の研究成果」1) 内側側頭葉てんかんの海馬硬化側では、聴覚入力の調節機能が低下していることが分かった。海馬は記憶との関連が深いが、聴覚入力の調節もしており、それが側方性と関連することを初めて示した。2) 健常人において、作業記憶課題遂行時の神経揺らぎをMEGで記録し、MR spectroscopyによるGABA/Gluとの関連を検討した。神経揺らぎは、課題遂行の効率性を調節していることが分かった。3) 硬膜下電極の直接電気刺激による前頭葉との機能結合度は睡眠ステージで調節を受け、ノンレム睡眠で亢進することが分かった。これは、ノンレム睡眠時でのてんかん発作増加と関連することが示唆された。4) 他班とのコラボでは、B03班と「回転する蛇錯視時の脳磁図計測データ」について共同研究を開始した。これは、刺激に時間的に同期しない内因性振動を見える化する研究であり、H28年度以降も継続して研究する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
九大及び京大にあるMEGは、当該年度においてオーバーホール並びにシステムのアップグレードをする必要があった。そのため、当初計画していたプロジェクトの進行には少し遅れが生じ、研究費を繰り越しした。しかし、共同研究体制は十分に構築されており、研究論文も一流国際誌に掲載されたので、概ね順調に進展していると判断している。
以下の3つの重要な知見が得られたので、ヒューマンネーチャーの解明のためにさらなる研究を継続する。1) 内側側頭葉てんかんの海馬硬化側では、聴覚入力の調節機能が低下しており、海馬は記憶だけでなく、聴覚入力も調節をしていることが分かった。また、それが側方性と関連することを初めて示した。2) 健常人において、作業記憶課題遂行時の神経揺らぎをMEGで記録し、MR spectroscopyによるGABA/Gluとの関連を検討した。GABA/Gluと神経揺らぎの関連から、GABA/Gluの変動が課題遂行時の効率を調節していることが分かった。3) 硬膜下電極の直接電気刺激による前頭葉との機能結合度は睡眠ステージで調節を受け、ノンレム睡眠で亢進することが分かった。これは、前頭葉てんかんの発作がノンレム睡眠時で増加するという臨床的所見と一致することが示唆された。
他班とのコラボでは、B03班と「回転する蛇錯視時の脳磁図計測データ」について共同研究を開始した。これは、刺激に時間的に同期しない内因性振動を見える化する研究である。脳の内因性揺らぎと視覚認知との関連は、神経科学の領域では、ホットな話題であるので、成果が期待される。
最後に、脳磁図の教科書(Clinical Applications of Magnetoencephalography, Springer)を出版し、これまでの成果を世界に発信することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験は概ね順調に進行している。MEGの整備も終わったので、研究の大きな障害はなくなった。本プロジェクト研究を通じて、派生的に捉えられたいくつかの結果を基に、H28年度も実験を継続する。特に、安静時・課題負荷時の神経揺らぎの生理学的意義と磁気(TMS)・電気刺激(tACS)による脳機能の振動調節の介入に焦点を当てる。認知症、てんかん、自閉症など広域ネットワークの障害が予想される疾患を主な対象としながら、「ヒューマンネーチャーとは何か」という命題の本質を突き詰めて行く。共同研究者、連携協力者、大学院生と更なる連携を深めながら、研究を進めて行く予定である。
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[Journal Article] Neuromagnetic evidence for hippocampal modulation of auditory processing.2016
Author(s)
Chatani H, Hagiwara K, Hironaga N, Ogata K, Shigeto H, Morioka T, Sakata A, Hashiguchi K, Murakami N, Uehara T, Kira J-I, Tobimatsu S
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Journal Title
NeuroImage
Volume: 124
Pages: 256-266
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The inhibition/excitation ratio related to task-induced oscillatory modulations during a working memory task: A multimodal-imaging study using MEG and MRS.2016
Author(s)
Takei Y, Fujihara K, Tagawa M, Hironaga N, Near J, Kasagi M, Takahashi Y, Motegi T, Suzuki Y, Aoyama Y, Sakurai N, Yamaguchi M, Tobimatsu S, Ujita K, Tsushima Y, Narita K, Fukuda M
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Journal Title
NeuroImage
Volume: 128
Pages: 302-315
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Sleep modulates cortical connectivity and excitability in humans: Direct evidence from neural activity induced by single-pulse electrical stimulation2015
Author(s)
Usami K, Matsumoto R, Kobayashi K, Hitomi T, Shimotake A, Kikuchi T, Matsuhashi M, Kunieda T, Mikuni N, Miyamoto S, Fukuyama H, Takahashi R, Ikeda A
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Journal Title
Human Brain Mapping
Volume: 36
Pages: 4714-4729
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Intracranially recorded ictal DC shifts and HFOs as surrogate markers of epileptogenicity in human focal epilepsy2016
Author(s)
Daifu M, Inouchi M, Kanazawa K, Matsuhashi M, Inoue T, Kobayashi K, Shimotake A, Hitomi T, Matsumoto R, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
2nd International Workshop on High Frequency Oscillations in Epilepsy
Place of Presentation
Freiberg
Year and Date
2016-03-15
Int'l Joint Research
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[Presentation] 興奮-抑制バランスはワーキングメモリー課題におけるオシレーション変化を予測する MEGとMRSを用いたマルチモーダル画像研究2015
Author(s)
武井 雄一, 藤原 和之, 田川 みなみ, 廣永 成人, 笠木 真人, 高橋 由美子, 茂木 智和, 鈴木 雄介, 青山 義之, 櫻井 敬子, 山口 美穂, 飛松 省三, 氏田 浩一, 対馬 義人, 成田 耕介, 福田 正人
Organizer
第45回日本臨床神経生理学会
Place of Presentation
大阪
Year and Date
2015-11-07
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[Presentation] 術中電気的線維追跡法を用いた腹側言語経路の検討2015
Author(s)
中江 卓郎, 松本 理器, 國枝 武治, 荒川 芳輝, 下竹 昭寛, 小林 勝哉, 稲野 理賀, 西田 誠, 高橋 由紀, 稲田 拓, 菊池 隆幸, 松橋 眞生, 高橋 良輔, 池田 昭夫, 宮本 享
Organizer
第45回日本臨床神経生理学会
Place of Presentation
大阪
Year and Date
2015-11-07
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[Presentation] Analysis of scalp-recorded, ictal direct current shift:its sensitivity and specificity2015
Author(s)
Murai T, Hitomi T, Inoue T, Kobayashi K, Shimotake A, Matsuhashi M, Inouchi M, Matsumoto R, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
第49回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
長崎
Year and Date
2015-10-30
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[Presentation] Co-occurrence of slow shifts and high frequency oscillations(HFOs) in invasively recorded, interictal state: Is it called 'Red slow'2015
Author(s)
Daifu M, Inouchi M, Inoue T, Kanazawa K, Matsuhashi M, Kobayashi K, Shimotake A, Hitomi T, Matsumoto R, Kunieda T, Miyamoto S, Takahashi R, Ikeda A
Organizer
第49回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
長崎
Year and Date
2015-10-30
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[Presentation] VNSの効果作動機構の検討(シンポジウム4)2015
Author(s)
池田昭夫, Bayasgalan Borgil, 松橋眞生, 文室知之, 中野直樹, 飯田幸治, 片桐匡弥, 松本理器, 國枝武治, 加藤天美, 髙橋良輔
Organizer
第49回日本てんかん学会学術集会
Place of Presentation
長崎
Year and Date
2015-10-30
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[Presentation] NgR1遺伝子の神経活動依存性エンハンサー領域の遺伝子多型はヒトの脳梁の形態に影響する(Polymorphism within a neuronal activity-dependent enhancer of NgR1 is associated with corpus callosum morphology in humans)2015
Author(s)
磯部 昌憲, 谷垣 健二, 村木 一枝, 宮田 淳, 竹村 有由, 杉原 玄一, 高橋 英彦, 麻生 俊彦, 福山 秀直, 挟間 雅章, 村井 俊哉
Organizer
第45回日本神経精神薬理学会・第37回日本生物学的精神医学会
Place of Presentation
東京
Year and Date
2015-09-25
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[Presentation] うつ病の他者の痛みに対する脳活動について(Altered brain response to others' pain in major depressive disorder)2015
Author(s)
藤野 純也, 山崎 信幸, 宮田 淳, 川田 良作, 佐々木 仁, 松河 理子, 竹村 有由, 小野 美樹, 鄭 志誠, 高橋 英彦, 麻生 俊彦, 福山 秀直, 村井 俊哉
Organizer
第45回日本神経精神薬理学会・第37回日本生物学的精神医学会
Place of Presentation
東京
Year and Date
2015-09-24
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