2015 Fiscal Year Annual Research Report
ヒト脳の形態形成から行動生成に至る発達のダイナミクス
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26220004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
多賀 厳太郎 東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教授 (00272477)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 重人 京都大学, 医学研究科, 教授 (80432384)
藤本 仰一 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (60334306)
佐藤 譲 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (30342794)
高桑 徹也 京都大学, 医学研究科, 教授 (40244933)
高橋 尚人 東京大学, 医学部附属病院, 准教授 (50197159)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 胎児 / 新生児 / 乳児 / 脳 / NIRS / MRI / 複雑系 / ネットワーク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトの胚子・胎児から新生児・乳児に至る脳の構造と機能の発達について、昨年度に引き続きイメージング・行動・理論モデルの研究を推進するとともに、新たな課題も加えた。具体的には、以下のような取り組みを行い、成果を得た。
(1) 胚子・胎児標本のMRI画像、DTI画像、CT画像、組織切片等を用いて、脳および頭部の３次元形状の発達を明らかにするためのデータを蓄積し、幾何形状の解析を引き続き行った。胎児標本において頭蓋骨の発生について分析を開始した。
(2) 新生児・乳児の脳血流動態についてNIRSを用いた計測を行い、酸素化および脱酸素化ヘモグロビンの変化の位相差の発達を調べ、在胎３２週未満の早産児は満期以前にはすでに満期産児より発達が進行しているが、その後の進行が遅いことが明らかになった。また、脳血管系および酸素代謝系の動力学モデルを構築し、ヘモグロビンの変化の位相差の機序について検討を行った。
(3) 睡眠中の乳児の睡眠中の乳児聴覚刺激を与えた時の応答について、振幅応答と、位相反応曲線による位相応答を分析し、領域による応答の違いを見いだした。睡眠時の自発活動を２ヶ月児で計測し、動睡眠・静睡眠に応じた自発活動の位相ダイナミクスは３ヶ月児と類似していることを明らかにした。また、睡眠時の脳波に性差がある可能性を示すデータを得た。
(4) 皮質に対応する２次元の神経場に、白質線維に対応する長距離結合を導入し、孤立波が離れた場所に伝播し維持されることを見いだした。また、皮質の折り畳み構造に対応する曲率を持つ２次元の反応拡散系として、フィッツフュー南雲モデルを用いた進行波の特徴を分析した。
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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
本研究は、ヒトの脳の発達に関して、胚子・胎児、新生児・病的児、乳児、理論モデルの４つの領域にまたがる課題を含んでいるが、それぞれの領域を主な専門とする研究代表者および研究分担者・連携研究者が、これまでの実績や専門性を発展させた形で本研究課題に取り組むことで、すでにいくつかの重要な成果を得ている。また、研究代表者らは、研究分担者や連携研究者とのさらに密な協力体制を構築するために、双方にとって新規な対象・方法論・考え方を習得しながら、時間をかけた議論を繰り返し、今後の研究において、新たな枠組みを構築して推進するための基盤作りに取り組んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は、ヒトの脳の発達に関して、(1) 胚子・胎児、(2) 新生児・病的児、(3) 乳児、(4) 理論モデルの４つの領域にまたがって実施してきた。今後、これらの研究を時間軸に沿って束ねる理論の構築を目指しながら、以下のような研究を行う。
(1) 胚子・胎児標本のMRI、DTI、CT、組織切片を用いた、脳および頭部の形態の発達についての分析を引き続き行う。
(2) 満期産児の満期における脳の自発活動を多チャンネルNIRSで計測し、脳領域による発達の違いの有無を明らかにする。心疾患等の病的児の脳血流動態を調べる。早産児において、満期以前の脳の自発活動・血流動態の計測を開始する。
(3) 睡眠中の乳児の自発活動について、動睡眠および静睡眠に応じた時空パターンの違いに加えて、覚醒から睡眠に入った時間経過に応じた活動パターンや機能的ネットワークの変化を精査する。さらに、睡眠時の学習の月齢による変化を検証する課題を検討する。
(4) 皮質の幾何形状および白質線維の長距離結合が、活動波伝播に与える影響について理論モデルを構築して精査する。さらに、組織の成長にともなう力学的特徴が神経ネットワークの形成に寄与することを検証するモデルを構築する。
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[Presentation] ヒト胎児期初期において鼻中隔の前方への成長が前鼻棘を形成する2016
Author(s)
勝部元紀, 山田重人, 上部千賀子, 巻島美幸, 大坂美穂, 釜谷美翔子, 宮崎伶菜, 山口豊, 山本憲, 森本直記, 西村剛, 今井宏彦, 伊藤毅, 鈴木茂彦
Organizer
第121回日本解剖学会学術集会
Place of Presentation
ビックパレットふくしま, 郡山
Year and Date
2016-03-28 – 2016-03-30
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