皮質間および皮質下構造ネットワークと高次脳機能

【背景】脳機能画像法を利用した大脳皮質機能マッピングは、Roy and Sherringtonが提唱したneurovascular couplingが成立することを前提としている。すなわち、神経活動に伴って二次的に血流カミ増加することを前提に、神経活動自体ではなく血流変化を測定している。しかし、このneurovascular couplingが常に正しい前提として保証されているとは言い難い。このような背景から我々は、拡散強調画像による機能的磁気共鳴画像法(DfMRI)を用いて、神経細胞の活動に直結する変化、具体的には神経活動に伴う細胞内の水の拡散運動の変化を、生体内の複雑な環境のままで推定する方法を開発してきた。【目的】今回我々は、DfMRIと、神経細胞の電気活動を評価できる脳磁図(MEG)とを複合的に用いて、DfMRI信号の生理的意義を明らかにするための基礎的研究を行った。【方法】健常被験者2名を対象として、チェッカーボード図形を反転させる視覚刺激を与えてDfMRI、Blood Oxygen Level Dependent(BOLD)によるfMRIと、MEGの測定を行い、それらの空間分布と経時変化との相違を比較した。【結果】DfMRI、BOLDによるfMRI、MEG、それぞれの手法で、視覚刺激に反応する脳部位が同定できた。それらの空間分布と経時変化の相違を比較したところ、今回対象とした被験者では、三者の関係に一定の傾向を見出すことはできず、DfMRIの方がBOLDによるfMRIに比べて、神経細胞の活動をより正確に反映することを示すことはできなかった。【考察】今後さらに被験者数を増やすことで、DfMRIが細胞内の水の拡散運動の変化に伴う信号変化を反映し、直接神経細胞の活動を捉えているという仮説が確認できることが期待される。

【背景】脳機能画像法を利用した大脳皮質機能マッピングは、Roy and Sherringtonが提唱したneurovascular couplingが成立することを前提としている。すなわち、神経活動に伴って二次的に血流カミ増加することを前提に、神経活動自体ではなく血流変化を測定している。しかし、このneurovascular couplingが常に正しい前提として保証されているとは言い難い。このような背景から我々は、拡散強調画像による機能的磁気共鳴画像法(DfMRI)を用いて、神経細胞の活動に直結する変化、具体的には神経活動に伴う細胞内の水の拡散運動の変化を、生体内の複雑な環境のままで推定する方法を開発してきた。【目的】今回我々は、DfMRIと、神経細胞の電気活動を評価できる脳磁図(MEG)とを複合的に用いて、DfMRI信号の生理的意義を明らかにするための基礎的研究を行った。【方法】健常被験者2名を対象として、チェッカーボード図形を反転させる視覚刺激を与えてDfMRI、Blood Oxygen Level Dependent(BOLD)によるfMRIと、MEGの測定を行い、それらの空間分布と経時変化との相違を比較した。【結果】DfMRI、BOLDによるfMRI、MEG、それぞれの手法で、視覚刺激に反応する脳部位が同定できた。それらの空間分布と経時変化の相違を比較したところ、今回対象とした被験者では、三者の関係に一定の傾向を見出すことはできず、DfMRIの方がBOLDによるfMRIに比べて、神経細胞の活動をより正確に反映することを示すことはできなかった。【考察】今後さらに被験者数を増やすことで、DfMRIが細胞内の水の拡散運動の変化に伴う信号変化を反映し、直接神経細胞の活動を捉えているという仮説が確認できることが期待される。