【研究領域課題番号】20H04092 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

音楽家 / 脳 / 音楽機能 / 認知機能 / 脳機能 / リズム / MRS / TMS-EEG / ドラマー / MRI / TMS / EEG

【研究成果の概要】

音楽家の脳機能の解明を目的とし、音楽リズム処理機能と精神疾患の関連性、音楽リズム処理や和音処理機能の神経基盤、音楽演奏評価と視覚情報の関連性、音楽家の身体運動制御やドラマージストニアの身体症状の解明等、以下(1)-(7)の研究を推進した。(1) 前年度に引き続き、研究分担者と連携してマルチモーダル脳機能イメージング手法(核磁気共鳴画像法 [MRI]、核磁気共鳴スペクトロスコピー法 [MRS]、経頭蓋磁気刺激[TMS]-高解像度脳波[EEG]の同時計測法 [TMS-EEG])を用いた実験調査を継続して推進した。(2) 精神疾患、特に統合失調症患者の音楽リズム機能をハーバードビート評価テスト（H-BAT）を用いて評価し、治療抵抗性、精神症状、認知機能との関連性を調査し、患者の認知機能の低下が音楽リズム機能の低下と関連していること、及び、治療抵抗性によって音楽リズム生成機能に差異があることを明らかにした。(3) 音楽リズム機能とMRSで評価した脳内グルタミン酸濃度との関連性についてデータ分析を進めた。(4) 協和音の嗜好性と安静時脳機能ネットワークの関連性について、左側坐核ー右上頭頂回、前帯状回ー後上側頭回の安静時脳機能ネットワークが協和音の嗜好性に関連している可能性を得た。(5)演奏評価判断中の視聴覚情報処理過程について調査し、演奏評価判断時の視聴覚情報処理過程が音楽経験によって異なる可能性を得た。(6)ドラマー・パーカッショニストのリズム生成機能や音楽家のジストニア症状とリズム同期誤差・筋活動の関連性について調査・分析した。(7)その他、音楽リズムと身体運動の共鳴をテーマとし、音楽リズムと身体運動に関する研究が人類の起源・脳・身体機能の解明にもたらす意義について、総説・解説記事をまとめて発表した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究領域課題番号】19K10368 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

咀嚼筋筋膜痛 / MRI / コネクティビティ / 筋筋膜痛 / 痛覚刺激 / 脳

【研究成果の概要】

口腔に慢性的に疼痛の生じているBMS患者群と疼痛の無い健常者に対し、侵害熱刺激・非侵害熱刺激による脳の賦活を計測した結果、BMS群右側手掌に与えた条件では背側帯状皮質、前運動野・補足運動野、島皮質、上側頭回、角回、視覚連合野、前頭野に強い賦活が見られた。　同条件でBMS群右側下口唇に与えた結果では、一次視覚野、前運動野・補足運動野、前頭前野背外側部、視覚連合野、紡錘状回、前頭前野、二次視覚野、腹側前帯状皮質、海馬旁回に強い賦活が見られた。脳体積の変化では、VBMの結果からBMS患者は、背側前帯状皮質、島皮質、前頭前野背外側部、眼窩前頭野、膝下野、中側頭回、縁上回、扁桃体、海馬に健常者に比較し脳体積が萎縮していた。これらの部位は、情動系と疼痛に関連する脳部位に萎縮が見られた。
次にこれら部位に関してconn17fによる基底状態の変化は、帯状皮質と島皮質、帯状皮質と紡錘状回、後帯状皮質と紡錘状回、後帯状皮質と淡蒼球、補足運動野と視床のネットワークによる神経回路的な結びつきが減少した。
これらから、舌痛症患者は疼痛修飾に関連する経路や感覚・認知に関する部位およびネットワークに変化が起こり、慢性的な疼痛発現が生じていると考えられる。また、上記部位は疼痛に関連する部位であり、脳体積の変化も見られた。また、BMS群に施行した心理テストPOMSの結果から、BMS群には健常者に比較し、鬱傾向および不安のスコアが高い傾向にあった。この鬱と不安に関与する脳部位は、帯状皮質、島皮質であり、VBMの結果および認知ネットワークの結果と相関していた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究領域課題番号】19KK0247 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

胎児 / 脳 / MRI / 発達 / 運動 / 胎動 / 縦断研究 / 脳溝 / cineMRI

【研究成果の概要】

ウィーン市立総合病院で撮像された胎児期の脳の構造画像(MRI T2)、及び全身運動画像（SSFP法を用いたcine MRI）を対象として、胎児の脳のマクロな形態発達と胎動の発達を明らかにするため、日本側グループで行う分析を進めた。

脳のマクロな形態の発達の分析に関しては、脳領域に応じた成長の違いをプロトマップ仮説に基づいて説明できるかどうかについて検討を行った。そのために、脳室の表面から皮質表面への垂線と、そのまわりで特定の立体角を持つ放射状線維群を仮想的に求め、脳領域に応じた放射状線維の密度を推定するプログラムを作成した。異なる在胎週数のデータについて、この分析を行った結果、シルビウス裂周囲の脳領域で高い線維密度が得られる傾向が明らかになった。一方、連合線維の発達をサブプレート接線方向ネクサス仮説に基づいて説明できるかどうかについて検討を行った。脳表の２点をランダムに選んで測地線を求め、測地線の通過密度より白質線維束を仮想的に求めるプログラムを作成した。この方法で、主要な連合線維の形成を説明できる可能性を示唆する結果が得られた。

cine MRIによる全身運動画像の分析においては、少数のデータセットで四肢の特徴点を有効に抽出できることを示した。その一方、多くのデータセットでは四肢が計測領域から外れてしまう問題点が明らかになった。そこで、どのデータでも抽出が可能であると考えられる体幹の動きに焦点を当て、それらをフレームごとに抽出し、運動の時系列データの分析を行うことを開始した。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2019-10-07 - 2023-03-31

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【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】神経解剖学・神経病理学

【研究領域課題番号】16K07032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

標準脳 / テンプレート / Allen / brain / 関心領域 / MRI / fMRI / mouse / マウス / 脳 / アレン / ROI / BOLD / 解剖学的階層性

【研究成果の概要】

ヒト脳の磁気共鳴画像法（MRI）では脳座標へ脳領域名が対応した標準脳が存在する。しかしマウス脳には実用的なものが存在しない。関心領域（ROI）の設定が恣意的で、他の研究者のROIを再現できない。Allen研究所がマウス脳の3次元再構成データを2015年に公開した。本研究はこれをMRI解析で利用可能とすることを目的とした。その結果、柔軟なマウス標準脳を構築できた。研究目的に応じて脳領域総数を変更できる。アレン研究所が提供する遺伝子発現や神経投射データを利用して、新たなROIを構築できる。研究者間の共有が容易である。

【研究の社会的意義】

MRIを用いた脳研究では標準脳の整備が重要である。被験者ごとに異なる形態を示す脳の活動を比較するために用いるからである。ヒト脳ではこれが整備されているが、マウス脳では存在しなかった。本研究は脳部位数を柔軟に変更できるマウス標準脳の作成方法を構築した。研究目的ごとに最適な脳部位数を備えるマウス標準脳が利用可能となった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】実験心理学

【研究領域課題番号】16H06325 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

可塑性 / 認知機能 / 加齢 / MRI / 脳 / 行動

【研究成果の概要】

3～4か月の短期的な運動や楽器練習をおこなう介入研究では、練習により高齢者の認知機能が向上するとともに、脳の部位間の活動同期レベルが減少し神経処理が効率化することが分かった。横断研究において、幼少期からのスポーツや楽器の訓練は、加齢により萎縮しやすい脳部位の灰白質容積を維持する可能性が示唆された。また、機能が低下している高齢者は視触覚統合場面において視覚情報を過度に用いること、高齢者は異世代の若者から伝えられた情報を記憶する神経ネットワークが低下していることが分かった。さらに、高齢者の歩行中の衝突回避訓練に有効なバーチャルリアリティを開発することができた。

【研究の社会的意義】

本研究では、高齢期の認知機能の維持に良い効果を持つと思われる運動や楽器練習の効果を、認知機能検査による行動的指標のみならず、その神経基盤も含めて科学的に明らかにした。また、多感覚知覚の観点から弱っている高齢者の特徴を明らかにし、バーチャルリアリティを用いた歩行制御訓練を可能にしたことは、高齢期の転倒防止につながると期待される。高齢期に転倒・骨折すると、入院中の不活発な生活で認知症を発症するケースも少なくないため、こうした知見は有用である。さらに、高齢者が異世代の若者から情報を伝えられる際には、同世代からと比べて記憶面で困難があることが示され、周囲の配慮に関する示唆が得られた。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31

【配分額】132,340千円 (直接経費: 101,800千円、間接経費: 30,540千円)

【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)