Exploration of latent spatio-temporal resolution of human brain activity analysis using fusion technology of ultra-high field magnetic resonance imaging and magnetoencephalography

利用超高场磁共振成像与脑磁图融合技术探索人脑活动分析的潜在时空分辨率

• 批准号: 20H00600
• 负责人: 宮脇 陽一
• 金额: $ 28.7万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00600/
• 关键词: 超高磁場MRI; MEG; 時間分解能; 空間分解能; 融合

昨年度に引き続き新型コロナウイルス感染症拡大がおさまらず、ヒト被験者を用いた脳活動計測実験の実施が難しい状況が続いたため、ヒト脳活動計測実験に関連する課題についての遅れを取り戻すまでには至らなかった。こうした状況の中、MEG信号源推定技術のさらなる高度化と、超高磁場MRI信号の高速計測および解析手法の研究を多角的に進めた。具体的には、以下の項目を実施した。（１）構造化MEG信号源推定モデルの階層化：昨年度までに我々が用いてきたMEG信号源推定モデルは、データに対して忠実に誤差を減らそうとするものの、それゆえノイズの影響を受けやすいという特性があることが分かってきた。これを踏まえて、活動している脳部位に関する事前知識を階層化事前分布として積極的に取り込み、ノイズからの影響を低減させることに部分的に成功した。（２）MEG信号源推定パターンの高時空間分解能解析：前項の実施によって、我々の提案手法の耐ノイズ性に関する理解が深まったが、一方、脳活動パターンの復元精度については未評価であったため、これに取り組んだ。その結果、複雑なパターンであっても十分に再現可能であることをシミュレーションで確認できた。（３）高速fMRI信号の高時空間分解能計測：昨年度のファントム計測で実証した撮像条件で高速fMRI信号計測の本実験を本格実施する予定であったが、新型コロナウイルス感染症拡大の影響のため、実際にヒト被験者を用いた計測実験は２回程度の予備実験を実施するにとどまった。実験回数は少数であったが、基本的な信号が想定通りに計測できることが確認され、次年度に繋がる結果となった。（４）高速fMRI信号からの情報読み取りメカニズムの解明：スパースデコーダと磁化率強調画像を組み合わせることにより、高速計測されたfMRI信号において度の脳部位がよりリッチな情報を持っているのかを定量的に解析することに成功した。

从去年开始，新结肠病毒感染的扩展尚未扩大，并且很难使用人类受试者进行大脑活动测量实验，因此不可能在与人类大脑活动测量实验有关的问题中恢复延迟。在这种情况下，我们一直在努力进一步进步MEG信号源估计技术，高速测量和超高磁场MRI信号的分析方法。具体而言，实施了以下项目。 （1）结构化的MEG信号估计模型层次结构：我们去年使用的MEG信号源估计模型忠实地减少数据错误，但受到噪声的影响。基于此，我们部分成功地纳入了有关活动大脑部分的先验知识，作为初步分布，并减少了噪声的影响。 （2）MEG信号源降低了宫殿的分析：上一段的实现加深了对我们建议方法的噪声阻力的理解，但是我没有评估大脑活动模式的恢复精度。结果，模拟证实了复杂模式足以复制。 （3）高速fMRI信号高-SPIN-分解测量：在成像和去年的幻影测量中证明的情况下，该实验是针对高速fMRI信号测量的，但由于新结肠病毒感染的扩展事实，仅在两个初步实验中进行了使用人类受试者的测量实验。尽管实验的数量很少，但已确认可以按预期测量基本信号，从而导致下一个财政年度。 （4）从高速fMRI信号读取信息：：：：：：：：：：：：：：：：：：：我：我成功进行了分析。

项目成果

Event-related decoding of visual stimulus information using short-TR BOLD fMRI at 7T

使用 7T 短 TR BOLD fMRI 对视觉刺激信息进行事件相关解码

• 发表时间: 2020
• 作者: Yoichi Miyawaki;Daniel Handwerker;Javier Gonzalez-Castillo;Laurentius Huber;Arman Khojandi;Yuhui Chai;Peter A Bandettini
• 通讯作者: Peter A Bandettini

ヒト脳活動計測・解析の高時空間分解能化技術とその応用

高时空分辨率人脑活动测量分析技术及其应用

• 发表时间: 2021
• 作者: 宮脇陽一

Maastricht University(オランダ)

马斯特里赫特大学（荷兰）

Relationship between white matter microstructure and work hours

白质微观结构与工作时间的关系

• DOI: 10.1016/j.neulet.2020.135428
• 发表时间: 2021
• 期刊: Neuroscience Letters
• 影响因子: 2.5
• 作者: Matsumoto Junya;Fukunaga Masaki;Miura Kenichiro;Nemoto Kiyotaka;Koshiyama Daisuke;Okada Naohiro;Morita Kentaro;Yamamori Hidenaga;Yasuda Yuka;Fujimoto Michiko;Hasegawa Naomi;Watanabe Yoshiyuki;Kasai Kiyoto;Hashimoto Ryota
• 通讯作者: Hashimoto Ryota

Layer-specific activation in human primary somatosensory cortex during tactile temporal prediction error processing

触觉时间预测误差处理过程中人类初级体感皮层的层特异性激活

• DOI: 10.1016/j.neuroimage.2021.118867
• 发表时间: 2022
• 期刊: NeuroImage
• 影响因子: 5.7
• 作者: Yu Yinghua;Huber Laurentius;Yang Jiajia;Fukunaga Masaki;Chai Yuhui;Jangraw David C.;Chen Gang;Handwerker Daniel A.;Molfese Peter J.;Ejima Yoshimichi;Sadato Norihiro;Wu Jinglong;Bandettini Peter A.
• 通讯作者: Bandettini Peter A.