Study on high spatiotemporal resolution measurement and analysis of human brain activity using ultra-high field functional magnetic resonance imaging

超高场功能磁共振成像高时空分辨率测量与分析人脑活动的研究

• 批准号: 18KK0311
• 负责人: 宮脇 陽一
• 金额: $ 7.57万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019 至 2021
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18KK0311/
• 关键词: 機能的磁気共鳴画像法; 超高磁場; 時空間分解能; 血行動態; 脳・神経; 感覚・知覚

本年度は，課題１である超高磁場fMRIを用いた高S/N比かつ高速な脳活動信号計測の実施を行いつつ，課題２である高速計測fMRI信号の高時間分解能解析に取り組んだ．本研究課題の推進にあたり２０１９年４月１日からの米国立衛生研究所（National Institutes of Health, NIH）滞在下での研究を予定していたが，実際にはそれに先んじて２０１８年９月初旬からNIHでの滞在を開始した．実験開始までの期間において必要な研修等が多くあったため，それらを先行滞在期間中に実施できたことにより，本研究期間を有効に使って研究を進めることができた．課題１では，従来使用してきたサンプリングレートの約１６倍程度の高速撮像を実現するための計測パラメータの調整および予備データの取得を経て，高品質での脳活動画像データを取得する手法を確立することができた．当初はmulti-echo法を用いることも想定していたが，こうした手法を用いずとも目標が部分的に達成できたため，この手順は今年度においては採用しなかった．こうして確立した実験系を活用し，課題２を進めた．課題２の目的を達成するため，本年度は視覚刺激提示後の脳活動の時間変化を解析した．特に，機械学習の方法を応用することで刺激提示後のどのタイミングからfMRI信号に提示した視覚刺激の情報が表現されているかを定量化した．加えて，視覚刺激提示後の各ボクセルの細かな血行動態反応のタイミングと，視覚刺激の情報表現のタイミングを比較することにより，両者の時間的な関係についての新たな知見を得ることに成功した．本研究課題としての滞在期間は短くはあったものの，高頻度での実験と解析を効率的に循環させることができ，極めて有意義な滞在および研究の推進を実現することができた．

This year, the first topic is about the application of ultra-high magnetic field fMRI with high S/N ratio, and the second topic is about the application of high speed fMRI signal measurement with high time resolution. The National Institutes of Health (NIH) is currently conducting research on the subject, but the NIH is currently conducting research in early September 2018. During the initial period of study, there was a need for further study. Subject 1: To establish a method for obtaining high-quality moving images by using the high-speed image acquisition method of the high-speed image acquisition method. The original multi-echo method was used to determine the target. The second issue is to establish a system of communication. This year, we analyzed the timing of activities after visual stimulation. In particular, mechanical learning methods are used to quantify the information presented by visual stimuli after stimulation cues. Add to this, the visual stimulation prompt after each of the fine blood line dynamic response, visual stimulation information performance of the information to compare, the relationship between the time, the new knowledge to see the success of this. The research topic is short in duration and high in frequency.

项目成果

Time-resolved fast neural decoding independent of variation in hemodynamic response latency

独立于血流动力学响应延迟变化的时间分辨快速神经解码

• 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

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

MIYAWAKI LAB.

宫胁实验室。