種差を克服した脳機能マッピング法の開発

克服物种差异的脑功能图谱方法的开发

基本信息

批准号：
21K19464
负责人：
釣木澤朋和
金额：
$ 4.08万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19464/
关键词：
ヒトマカクサルマウス MRI DTI functional connectivity functional MRI diffusion tensor imaging functional blueprint トランスレーショナル fMRI

项目摘要

異なる種間の脳構造を比較可能にするため、FSL、MRTRIX3、Free Surferを中心とした解析パイプラインの構築を行った。まず、ヒトのデータから解析を開始した。拡散テンソル画像（DTI）とT1、T2（b0）といった構造データを用いた。T1データから白質構造を抽出し、白質の体積、表面の抽出を行った。さらに、DTIデータのeddy current correctionを行い、fractional anisotropy（FA）、mean diffusivity（MD）などの解析結果を取得した。T1・T2画像を元に、ANTsを使って標準脳への標準化を行い、FSLを用いて２領域間の白質結合を算出した。今年度は、マカクサルの専用RF送受信コイルを作成した。これにより、高分解能のマカクサルのfMRI、DTI画像を取得し、ヒトと同様のパイプラインを構築して解析することに成功した。マカクサルの白質抽出は既存のプログラムが存在しないため、新たにプログラム作成を行い、ヒトと同様に白質を抽出することに成功した。さらに、マカクサルでは三種混合麻酔下で安静時機能的MRI（rsfMRI）計測を行い、脳の機能的結合について解析を行っている。機能的結合は、独立成分分析（ICA）を用いて行う。ICAにより抽出された結合のうち、デフォルトモードネットワークなどの既知の領域間ネットワークを分類する。以上より、ヒト、サルの機能的結合、脳構造の違いを比較するためのツールを揃えることができた。現在、ヒトとサルの比較に関する論文を執筆中である。マウスに関しては、DTI、安静時fMRIともに画像を取得中である。来年度にヒト、サルとの比較を行う。

为了能够比较不同物种之间的大脑结构，我们构建了一个以FSL、MRTRIX3和Free Surfer为中心的分析流程。首先，分析从人类数据开始。使用扩散张量图像 (DTI) 和 T1 和 T2 (b0) 等结构数据。从T1数据中提取白质结构，提取白质的体积和表面积。此外，我们对DTI数据进行涡流校正，得到了分数各向异性（FA）和平均扩散率（MD）等分析结果。基于 T1 和 T2 图像，我们使用 ANT 标准化为标准大脑，并使用 FSL 计算两个区域之间的白质连接。今年，我们为猕猴创建了专用的射频发射器/接收器线圈。结果，他们能够获取猕猴的高分辨率功能磁共振成像和 DTI 图像，并成功构建和分析类似于人类的管道。由于没有现有的从猕猴身上提取白质的程序，他们创建了一个新程序，并成功地以与人类相同的方式提取了白质。此外，我们正在三重麻醉下对猕猴进行静息态功能磁共振成像 (rsfMRI) 测量，以分析大脑的功能连接。使用独立成分分析 (ICA) 执行功能连接。在ICA提取的连接中，对已知的区域间网络（例如默认模式网络）进行分类。综上所述，我们能够组装工具来比较人类和猴子之间功能连接和大脑结构的差异。他目前正在写一篇关于人类和猴子之间比较的论文。关于小鼠，我们目前正在获取 DTI 和静息功能磁共振成像的图像。明年将与人类和猴子进行比较。