【研究領域課題番号】19H01086 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

脳 / 腸内細菌 / 発達 / リズム / 脳波 / NIRS / 共生 / 腸 / 乳児 / 自発活動 / EEG

【研究成果の概要】

発達期の脳を対象とし、機能的近赤外分光法(fNIRS)及び脳波計測を行い、生後３ヶ月児に生じる静睡眠中の紡錘波が、近傍の脳領域で脳血流の減少を引き起こすことを明らかにした。モデル研究により、脳の自発活動、脳血流、酸素代謝のリズムが、自発的に統合される機構を示した。16SrRNAメタゲノム解析による腸内細菌叢の分析と脳機能計測と分析を同時に行い、それらの間のあり得る関連性を実証するための基盤となるデータを得た。さらに、個人内の腸内細菌叢の生後発達の詳細について、100回以上に及ぶ強縦断データを得た。

【研究の社会的意義】

乳児期の脳の発達において、睡眠紡錘波の生成が、脳の血流変化を通じて、脳の維持機構を担う可能性を示した。また、腸内細菌叢との共生が脳の発達に及ぼす影響を実証するための基礎的なデータを得た。脳の発達と共生に関する新たな考え方を示した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)

【研究分野】身体教育学

【研究領域課題番号】16K16483 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

音楽神経科学 / 音楽 / リズム / 個人差 / 知覚 / 生成 / HBAT / iOS / ハーバードビート評価テスト / NIRS / 統合失調症 / 神経科学 / VBM / 脳 / 運動 / 時間 / MRI

【研究成果の概要】

リズム知覚生成の個人差に関する音楽神経科学研究を実施した。iOS版ハーバード式ビート評価テスト(HBAT)の開発と信頼性評価を行い、リズム知覚生成の個人差をiPhoneやiPadで簡便に客観評価できる手法を開発した。核磁気共鳴画像法(MRI)・赤外線スペクトロスコピー(NIRS)による脳機能構造評価を実施し、HBATで評価したリズム知覚の個人差に小脳灰白質構造の個人差が関連していること、HBATでテンポ変化知覚を行う際、運動前野、補足運動野の脳活動が増大していることを明らかにした。さらにリズム知覚生成の国際文化比較を行い、日本人のリズム知覚生成の特徴を明らかにした。

【研究の社会的意義】

音のリズムを聴き取る能力や身体をリズミカルに動かしリズム音を生成する能力(リズム知覚生成能力)には大きな個人差がある。本研究の学術的・社会的意義は、客観的かつ簡便に音楽リズムの知覚生成能力を評価できる方法を開発した点である。本研究で開発したiOS版HBATを用いれば、いわゆる「リズム感」をスマホやタブレットを用いて客観的・定量的に評価でき、教育や臨床など様々な場に応用できると考えられる。リズム知覚生成能力の個人差に関わる脳機能構造・文化差を明らかにした本研究の成果は、ヒトの脳内における時間情報処理の基礎的メカニズムや、ヒトの音楽性の脳内起源の一端を解き明かした点で、学術的的意義があると考える。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2021-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】基盤・社会脳科学

【研究領域課題番号】26242086 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発達 / 脳 / 睡眠 / 乳児 / 脳波 / NIRS / ネットワーク

【研究成果の概要】

睡眠時の乳児における脳の機能的ネットワークの発達を調べる研究を行った。生後２ヶ月および３ヶ月児を対象とし、睡眠中の脳活動の計測を行った。昼間に研究室に来訪した乳児が自然に入眠した状態で、脳の広い領域をカバーする94チャンネルNIRSを装着した。また、睡眠状態(sleep state)を計測するために、脳波および眼電計測用の電極を装着した。睡眠中の体動等の行動をビデオで観察しながら、約 20分程度の計測を行った。計測終了後、脳波・眼電および行動より、30秒ごとに睡眠を動睡眠と静睡眠とに分類した。NIRSによって得られた酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの相対的濃度変化に関する時系列データに関して、５分以上同一の睡眠状態が継続するエポックを抽出し、機能的ネットワークの指標として、すべてのチャンネル間の時間相関や位相同期の計算を行った。睡眠状態に応じた機能的ネットワークの変化に着目した分析を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2015-03-31

【配分額】15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)

【研究分野】生命・健康・医療情報学

【研究領域課題番号】26220004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生命情報 / ダイナミクス / 脳 / 発達 / 胚発生 / 乳児 / fNIRS / MRI / 胎児 / 睡眠 / NIRS / 複雑系 / ネットワーク / 新生児 / 形態形成

【研究成果の概要】

ヒトの脳の形態形成から行動生成に至る初期発達のダイナミクスの解明を目指した。胚子・胎児標本のMR顕微鏡画像、CT画像、連続組織切片画像等から、脳の三次元情報を抽出し、形態形成の基本的な現象を明らかにした。新生児期のfNIRS計測で、血液酸素化動態と脳の自発活動の発達を鋭敏に示す指標を発見した。乳児期のfNIRSや脳波の計測より、睡眠覚醒によって変化する機能的ネットワークや感覚処理の基本性質を明らかにした。脳の自発活動の起源、皮質の折れ畳みと神経活動の共依存的発達、反応拡散系と神経回路網を包含する理論的枠組みを提案した。

【研究の社会的意義】

世界的にも貴重な胎児標本群を用い、脳構造の三次元情報を抽出することで、脳の初期の形態形成の基本的な理解に大きく寄与した。新生児・乳児のfNIRS計測を行い、自発活動に関連する新たな指標や現象の発見により、脳の生理学的発達、睡眠や知覚処理の発達の理解に貢献した。脳の構造や活動の発達機構のダイナミクスを理論的に理解するモデルを提案し、ヒトの脳の発達を理解するための理論的枠組みを提示し、これまで交流の少なかった研究領域を融合して新たな研究領域を開拓した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31

【配分額】191,880千円 (直接経費: 147,600千円、間接経費: 44,280千円)