行動の抑制を実現する神経回路動態の解明：fMRI・TMSによる複合的検証

阐明实现行为抑制的神经回路动力学：使用fMRI和TMS的联合验证

• 批准号: 21K07255
• 负责人: 長田 貴宏
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Juntendo University
• 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-21K07255/
• 关键词: 機能的磁気共鳴画像法（fMRI）; TUS; 経頭蓋超音波刺激; 反応抑制; 前頭前野; 大脳基底核; 皮質下領域; 経頭蓋磁気刺激（TMS）; 経頭蓋磁気刺激法（TMS）; 実行機能; ネットワーク; 機能的領域分割; fMRI; TMS; 神経回路

本研究課題は、自分自身の行動の抑制（反応抑制）を実現する神経回路メカニズムの解明を目的としている。これまで行ってきた機能的磁気共鳴画像法（fMRI）によるヒト反応抑制に関わる脳領域やネットワークの同定、同定された脳領域に対し経頭蓋磁気刺激（TMS）による介入に加え、前年度から着手してきた経頭蓋超音波刺激（transcranial ultrasound stimulation; TUS）を用いた研究を令和4年度は大きく進めることができた。TUSは、超音波により非侵襲的に大脳皮質のみならず脳深部領域に対しても可逆的に介入できる手法である。まず妥当性の検証としてヒト一次運動野に対しTUSを行ったところ、運動誘発電位の低下が観測され、脳に対して活動を抑制させる効果が確認できた。次に反応抑制機能について、大脳基底核へのTUSの効果を調べた。視床下核や被殻前部に対し刺激したところ、反応抑制の効率の低下が見られた。さらに拡散MRIにより被殻前部と解剖学的結合性が見られた下前頭皮質前部に対しTUSを行ったところ、反応抑制効率の低下が観測された。これらからよく知られているハイパー直接路に加え、下前頭皮質前部－被殻前部の間接路が反応抑制に関わることが明らかになった。以上の成果をまとめ、Cell Reports誌に発表した（Nakajima, Osada et al., Cell Reports, 2022）。また、TUSの限局した部位を刺激できるため、ターゲット設定が非常に重要になる。第一背側骨間筋に対応する一次運動野領域をfMRIおよびTMSにより被験者ごとに同定し、TUS適用のため脳表からの深さの分布について報告した（Osada et a., Brain Stimulation, 2022）。

本研究项目旨在阐明实现自身行为抑制（反应抑制）的神经回路机制。除了使用功能磁共振成像（fMRI）识别参与人类反应抑制的大脑区域和网络以及使用经颅磁刺激（TMS）对识别的大脑区域进行干预之外，我们从上一年开始工作。能够在使用经颅超声刺激（TUS）的研究中取得重大进展。 TUS 是一种不仅可以使用超声波对大脑皮层进行可逆干预，还可以对大脑深部区域进行可逆干预的技术。首先，作为验证测试​​，对人类初级运动皮层进行TUS，观察到运动诱发电位下降，证实了抑制大脑活动的效果。接下来，我们研究了 TUS 对基底神经节反应抑制功能的影响。当刺激底丘脑核和前壳核时，观察到反应抑制效率降低。此外，当对前下额皮质（通过扩散 MRI 与前壳核有解剖学连接）进行 TUS 时，观察到反应抑制效率下降。这些发现表明，除了众所周知的超直接通路外，前下额皮质和前壳核之间的间接通路也参与反应抑制。上述结果总结并发表在《Cell Reports》上（Nakajima, Osada et al., Cell Reports, 2022）。此外，由于TUS可以刺激局部区域，因此目标设定极为重要。使用 fMRI 和 TMS 识别每个受试者对应于第一背侧骨间肌的初级运动皮层区域，并报告 TUS 应用的大脑表面深度分布（Osada 等人，Brain Stimulation，2022）。

项目成果

分配に対する反応における他者の公平への配慮に関する神経相関

在分配反应中考虑他人公平性的神经关联

• 发表时间: 2022
• 作者: 浅野早紀;小川昭利;栃木麗亜;田中政輝;長田貴宏;鎌形康司;青木茂樹;小西清貴
• 通讯作者: 小西清貴

Activity suppression of the motor cortex induced by transcranial ultrasound stimulation in humans

经颅超声刺激引起的人体运动皮层活动抑制

• 发表时间: 2022
• 作者: Osada T; Nakajima K; Ogawa A; Tanaka M; Oka S; Kamagata K; Aoki S; Oshima Y; Tanaka S; Konishi S
• 通讯作者: Konishi S

Localization of hypothalamic nuclei using resting-state functional connectivity in standard voxels

使用标准体素中的静息态功能连接来定位下丘脑核

• 发表时间: 2021
• 作者: Ogawa A; Osada T; Tanaka M; Kamagata K; Aoki S; Konishi S
• 通讯作者: Konishi S

Brain networks of the human mammillary body revealed by functional and diffusion MRI

功能性和扩散 MRI 显示人类乳头体的大脑网络

• 发表时间: 2021
• 作者: Tanaka M; Osada T; Ogawa A; Han S; Kamagata K; Aoki S; Konishi S
• 通讯作者: Konishi S

Distributions of cortical depth of the index finger region in the M1: A representative depth parameter for transcranial ultrasound stimulation

M1 食指区域皮质深度分布：经颅超声刺激的代表性深度参数

• DOI: 10.1016/j.brs.2022.09.012
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 7.7
• 作者: Osada T; Nakajima K; Ogawa A; Oka S; Kamagata K; Aoki S; Oshima Y; Tanaka S; Konishi S
• 通讯作者: Konishi S