2015 Fiscal Year Annual Research Report
光学的手法による超高感度原子磁気センサを用いた新原理脳機能計測への挑戦
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26560466
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小林 哲生 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40175336)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 脳神経磁場 / MEG / fMRI / 原子磁気センサ / 光ポンピング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒト高次脳機能の研究においては大脳皮質に存在する神経細胞の活動を非侵襲的に計測する新たな技術の開発が極めて重要である．そこで本研究では高感度なモジュール型光ポンピング原子磁気センサを開発し，ヒトの神経活動に伴って発生する神経磁場を計測する脳磁図(MEG)を実現すると共に，この神経磁場をMRIを用いて計測する新原理のfMRIを開発することを目的に実施し.
本年度は，まず前年度に引き続き光ポンピング原子磁気センサの高感度化に関する検討を行った．その成果，差動型計測に関する新方式の提案と有効性の実証に成功し，これにより高感度化に必要な環境磁気雑音の低減を達成を実現できた．また，モジュール型光ポンピング原子磁気センサの多チャネル化を進め，4箇所の同時計測を可能とする小型4chモジュールのプロトタイプの作成を達成できた．続いて，このモジュール型4ch光ポンピング原子磁気センサを用い，左右視野に独立に呈示したパターンリバーサル刺激に対する視覚誘発脳磁界の計測に世界で始めて成功した．なお，この実験においては，既存のSQUIDをセンサとする全頭型MEG装置による計測との比較・検討により実験結果の信頼性の検証も行った．
さらに，本年度は神経磁場により神経細胞の含まれるMRボクセルの磁気共鳴信号変化を直接捉える新原理のfMRI計測に関して，理論と実測によりその実現可能性を実証することを目指して研究を進めた．我々は初年度に実施した研究によりスピンロックシーケンスを利用することで神経磁場による磁気共鳴によってマクロの磁化が倒れMR信号が変化することを確認しており，本年度はこの結果を受けて，ヒト用の0.3T-MRI装置を用い，神経磁場を想定した強度と周波数を可変にできるファントムを作成し，ブロッホ方程式の数値解析と合わせたファントム実験によりこの新手法の実現可能性を実証することに成功した．
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