Challenges to low-field functional MRI to detect neural mangetic fields and functional connectivity

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K20689
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0704:Neuroscience, brain sciences, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Ueda Hiroyuki 京都大学, 工学研究科, 助教 (20909808)
• Project Period (FY): 2021-08-30 – 2023-03-31
• Keywords: 機能的MRI / 低磁場MRI / 脳機能計測

Outline of Final Research Achievements

In this research project, I focused on spin-lock sequences to overcome the limitations of conventional functional MRI in terms of temporal resolution and static field strength. First, I investigated the detectable limitation of the spin-lock sequences and improved it using deep learning. In addition, I improved the analytical solution of magnetization dynamics, which describe how the contrast in MR images changes. This achievement will be able to reconstruct the neural magnetic signal more accurately. Furthermore, we explored the feasibility of MR phase images with the spin-lock sequences and found the possibility to measure the phase of the measurement target, independently of its strength.

Free Research Field

機能的MRI

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の機能的MRIでは、血中のヘモグロビンにおける磁性の違いに着目して、脳活動をMR画像のコントラストに反映していた。この手法は現在主流なものであるが、高磁場MRIでしか利用できない点と時間分解能に制約を有している。そこで、神経磁場を直接コントラストに反映するスピンロックシーケンスは、これらの問題を解決でき、安価な低磁場MRIでの脳機能計測の実現可能性がある。しかし、低磁場MRIはMR画像の画質が低下するため、本研究課題ではこの問題の解決と、時間分解能改善の利点を活かし、脳メカニズムの解明に向けた貢献を目指している。