安静時にヒト全脳で瞬時的に生じる信号伝達の解明

阐明休息期间人类全脑瞬时发生的信号传输

基本信息

批准号：
21K07269
负责人：
武田祐輔
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Advanced Telecommunications Research Institute International
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07269/
关键词：
安静時脳活動信号伝達脳波脳磁図時空間パターン

项目摘要

安静時にヒト全脳で自発的に生じる信号伝達が明らかになれば、全脳に分散された情報がどのように統合され意識が生まれるのか、そのメカニズム解明に繋がると考えられる。そこで本研究では、安静時にヒト全脳で瞬時的に生じる信号伝達を解明する。2022年度には、脳波計と光ポンピング磁力計を用いて安静時の脳波及び脳磁図を同時計測するための実験システムを開発した。開発システムの有効性を検証するため、正中神経刺激中の脳波及び脳磁図を開発システムを用いて同時計測し、計測データから皮質脳活動を推定した。推定された皮質脳活動は一次体性感覚野に大きな振幅を有しており、これまでの知見と一致する妥当な結果が得られた。この結果は、開発システムの有効性を支持している。また、光ポンピング磁力計のセンサ配置を決めるアルゴリズムを開発した。開発アルゴリズムは、関心領域の活動を精確に推定するために最適なセンサ配置を探索する。開発アルゴリズムの有効性を模擬データと実データを用いて検証した。これらの成果を論文にまとめ、学術誌NeuroImageに投稿した。さらに、安静時にヒト全脳で瞬時的に生じる信号伝達とその機能的枠割を明らかにするため、大規模データベースCam-CAN (Cambridge Centre for Ageing Neuroscience) dataset inventory (https://camcan-archive.mrc-cbu.cam.ac.uk/dataaccess/)から600名以上のT1強調画像、安静時脳磁図、行動データを入手した。各被験者の脳磁図から、安静時脳活動に繰り返し現れる時空間パターンを推定し、時空間パターン内の信号伝達を推定した。そして信号伝達の機能的役割を明らかにするため、信号伝達と行動データとの関係を調査した。

如果揭示了由人脑自发产生的信号传播，则认为分布在整个大脑中的信息将被整合并有意识地阐明。因此，在这项研究中，阐明了整个人脑中立即发生的信号传播。在2022财年，开发了一个实验系统，用于使用脑波计和光学抽水量表同时测量脑波和脑磁图。为了验证开发系统的有效性，使用开发系统测量了神经神经刺激过程中的大脑波和脑磁图，并从测量数据中估算了皮质大脑活性。估计的皮质大脑活性在主要的物理感觉场中具有很大的振幅，并且获得了与知识相匹配的合理结果。该结果支持开发系统的有效性。我们还开发了一种算法，该算法确定了光泵量强度的传感器布置。该开发算法探索了最佳传感器布置，以准确估计感兴趣领域的活动。使用模拟数据和实际数据验证了开发算法的有效性。这些成就是在论文中汇编的，并在学术杂志神经图像中发布。此外，大规模数据库CAM-CAN（剑桥衰老神经科学中心）数据集库存（https：// camcan-Archi）VE图像，静止的大脑磁性图和行为数据。从每个受试者的脑磁图中，估算了静息脑活动中反复出现的空间空间模式，并估计了空间和空间模式中的信号传递。为了阐明信号传输的功能作用，我们研究了信号传输与行为数据之间的关系。