Analysis of neural networks in brain shallow layer responsible for functional shift aiming at innovation of neurosurgery and neuroscience

脑浅层负责功能转变的神经网络分析，旨在神经外科和神经科学的创新

基本信息

批准号：
22K18397
负责人：
中田光俊
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

脳の機能は決められた場所に固定され動かないと考えられていた。我々は覚醒下脳手術を通して、脳内病変の進展に伴い本来の機能局在が移動する「機能シフト」と言われる現象を直接観察し報告してきた。これを来した場合、従来の機能領域を摘出しても障害は残らない。一方で、申請者らは大脳浅層を構成する脳回内に、隣り合う脳回及び同一脳回の神経線維が収束する円錐状の構造体を見出しcrossingと命名した。Crossingは片側大脳に200箇所程度点在し、これを起点とした網目状の神経ネットワークが形成されている。本課題では脳の根幹に迫る謎である「脳機能シフト」の構造的メカニズムをcrossingを主体とした解剖学的観点から解明することを目的とする。この研究により脳神経外科手術方針が変わり、脳科学研究への多大な貢献が期待できる。本研究は脳浅層ネットワークを介した機能シフトのメカニズムを明らかにすることを目標とする。本研究は下記４つのステップでプロジェクトを展開する。1) 機能シフトの範囲と方向の同定、2) Crossingの形態的・組織学的結合解析、3) 機能的ハブ（動かない範囲）の同定、4) 機能シフトとCrossingの関連解析、最終的には脳可塑性メカニズムを軸とした新規脳神経外科治療コンセプトを確立する。初年度は、ステップ1-3を実施した。ステップ1に関しては、言語機能を中心に解析を進め、機能シフトの方向、およびシフトの限界を同定した。現在は他の高次脳機能について検証中である。ステップ2については、形態的解析の準備段階としてマウスを用いて脳を透明化することに成功した。ステップ3については、脳浅層ネットワークのグラフ理論解析を用い、構造的ハブを同定した。なお、ステップ1-3は現在も研究進行中である。

人们认为大脑功能是固定在指定位置的，并且没有移动。通过醒来的脑外科手术，我们直接观察并报告了一种称为“功能转移”的现象，其中内在的功能定位随着脑病变的发展而移动。如果发生这种情况，即使去除常规功能区域，也不会留下任何障碍。另一方面，申请人发现了一个锥形结构，其中相同的回和神经纤维来自相同的回和神经纤维在假体中汇聚，构成浅的大脑层，并将其命名为越过。在大脑的一侧散布了200个位置的杂交点，并从中形成了类似网络的神经网络作为起点。该主题旨在阐明“大脑功能转移”的结构机制，这是一个谜，从解剖学的角度（主要是交叉）来研究大脑的核心。这项研究改变了神经外科政策，预计将为神经科学研究做出重大贡献。这项研究旨在阐明通过浅脑网络的功能转移机制。这项研究将在以下四个步骤中开发项目：1）确定功能转移的范围和方向，2）交叉的形态学和组织学结合分析，3）识别功能枢纽（非移动范围），4）分析功能转移与交叉之间的关联，并最终建立一个新的神经治疗概念，以大脑塑料机构为中心。步骤1-3在第一年进行。关于步骤1，分析的重点是语言函数，并确定了功能转移的方向和偏移限制。目前，正在研究其他更高的大脑功能。对于步骤2，我们成功使用小鼠使大脑透明作为形态学分析的准备步骤。对于步骤3，使用浅脑网络的理论分析来识别结构枢纽。此外，步骤1-3仍在进行研究。