7テスラMRIを用いた興奮抑制バランスとヒト脳ネットワークの動的メカニズムの解明

使用 7 特斯拉 MRI 阐明人脑网络的兴奋抑制平衡和动态机制

• 批准号: 20J13798
• 负责人: 丸山 修紀
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The Graduate University for Advanced Studies
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13798/
• 关键词: MRI; 超高磁場; ネットワーク; MRS; fMRI; 脳機能計測; 神経伝達物質; 7テスラMRI

本研究課題では、7テスラMRI装置を用いたグルタミン酸とガンマアミノ酪酸 (GABA) の濃度比 (興奮抑制バランス) の動態計測により、運動学習に伴う安静時脳ネットワークの動的変化をもたらす神経機構を解明することを目的とした。一次運動野はピアノ打鍵動作のような系列指運動の遂行のみならず運動学習すなわち記憶形成においても重要な役割を果たすことが知られている。しかし、運動技能を高めるための練習過程において、一次運動野と他の脳領域の関係性は明らかでない。本研究では、練習中の学習情報は目標志向的行動を支えている前頭頭頂実行系ネットワークによってもたらされるという仮説を立てた。記憶痕跡は、神経回路の興奮性および抑制性物質によって制御されたネットワークの結合状態であり、学習過程つまり記憶痕跡形成過程は、脱抑制を伴う局所神経回路の再構築である。脱抑制は脳内神経伝達物質であるグルタミン酸（興奮性）とGABA (抑制性) の比で評価できるが、ヒトで非侵襲的に計測するためには７テスラMRIが不可欠である。そこで、7テスラMRIを用いて、脳血流増加を指標としてネットワーク活動を捉える機能的MRIと脳内の神経伝達物質を計測するMRスペクトルスコピー (MRS) を組み合わせ、系列運動学習課題実施に適応した計測・ネットワーク動態解析系を確立した。これにより、系列指運動学習に伴う記憶表象（engram）のネットワーク結合状態及び代謝状態を評価した。その結果、系列指運動学習の記憶痕跡は一次運動野の脱抑制による一次運動野と前頭頭頂ネットワークとの遠隔結合で表現されることを明らかにした。

This research topic で は, 7 テ ス ラ を MRI device with い た グ ル タ ミ ン acid と ガ ン マ ア ミ ノ butyric acid (GABA) の concentration ratio (restrain excited バ ラ ン ス) の dynamic measuring に よ り and motor learning に う quiet when 脳 ネ ッ ト ワ ー ク の dynamic variations of the を も た ら す god 経 institutions を interpret す る こ と を purpose と し た. A movement field は ピ ア ノ play key action の よ う な series refers to the movement の carries out の み な ら ず motor learning す な わ ち memory formation に お い て も important な "を cut fruit た す こ と が know ら れ て い る. The main focus of the exercise is を, the motor skills are を, the practice process is にお, て, て, the field of one exercise is と, the 脳 field is 脳, the relevance is を, ら, でな, でな. This study で は, exercise の learning intelligence は target aim of action を え て い る ahead be overhead line system ネ ッ ト ワ ー ク に よ っ て も た ら さ れ る と い う 仮 said を て た. Memory trace は, god 経 loop の excitatory お よ び inhibitory substances に よ っ て suppression さ れ た ネ ッ ト ワ ー ク の combining state で あ り, learning process つ ま り は memory trace formation, restrain を with う bureau 経 loop の god build で あ る. God within derepression は 脳 経 伝 of material で あ る グ ル タ ミ ン acid (excited) と GABA (weak) の than で review 価 で き る が, ヒ ト で す に meter of noninvasive test る た め に は 7 テ ス ラ MRI が not owe で あ る. そ こ で, 7 テ ス ラ MRI を with い て, 脳 raised を requirement by blood flow index と し て ネ ッ ト ワ ー ク activity を catch え る functional MRI と 脳 の within god 経 伝 of material を measuring す る MR ス ペ ク ト ル ス コ ピ ー (MRS) を group み close わ せ, series motor learning subject be に optimum 応 し た metering, ネ ッ ト ワ ー ク dynamic analytic system を establish し た. こ れ に よ り and series refers to the motor learning に う memory representation (engram) の ネ ッ ト ワ ー ク combined with state and び metabolic state を review 価 し た. そ の results, series motor learning の memory trace は a movement field の derepression に よ る a movement field と front head ネ ッ ト ワ ー ク と の combining で apart performance さ れ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

The sequential finger tapping learning mediated by the primary motor cortex with the fronto-parietal network: a combined MRI-MRS study

由初级运动皮层和额顶叶网络介导的连续手指敲击学习：一项 MRI-MRS 联合研究

• 发表时间: 2020
• 作者: Yuzuru Kato;Hiroya Nakao;丸山修紀，福永雅喜，菅原翔，濱野友希，山本哲也，定藤規弘
• 通讯作者: 丸山修紀，福永雅喜，菅原翔，濱野友希，山本哲也，定藤規弘