うつ病患者における心身に対する瞑想効果の研究:fMRIを用いたresting-state研究

The effect of body–mind relaxation meditation induction on major depressive disorder :A resting-state fMRI study
Chen, Fangfang and Lv, Xueyu and Fang, Jiliang and Yu, Shan and Sui, Jing and Fan, Lingzhong and Li, Tao and Hong, Yang and Wang, XiaoLing and Wang, Weidong and others
Journal of affective disorders, vol.183, pp. 75–82, 2015

“背景:瞑想は,鬱病の治療のための重要な相補型治療的な道具として,次第に評価されてきた.本研究は,うつ病患者の脳活動に関して体-知性弛緩瞑想導入(BMRMI)の効果を調べて,この複雑な介入のために動きの可能性がある機序を調査するために,安静時中の機能的な磁気共鳴映像法(rs-fMRI)を使用した.

方法:21例の大うつ病性障害患者(MDD)と24の年齢と性がマッチした健常対照者(HCs)は,試験開始時に,そして,体-知性弛緩瞑想を誘導するように設計されたオーディオの選択を聞いた後にrs-fMRIスキャンを受けた. rs-fMRIデータは.全脳へのBOLD信号の低周波変動(ALFF)の振幅を得るためにMatlabツールボックスを用いて分析された.
混合性設計重複測定分散分析法(分散分析)は,どの脳領域がBMRMIに影響を受けたかについて調査するために,全脳で実行された.機能的な連結性分析は,BMRMIの後どんな非定型接続パターンでも同定するために用いられた.

結果:BMRMI経験の後,MDDとHCsは,両側前頭極(BA10)で,減少したALFF数値を示した.
その上,右の背面の内側前頭前皮質(dmPFC)から左の背面の外側前前頭皮質(dlPFC)と左側眼窩前頭皮質(OFC)への上昇した機能的な連結性は,BMRMIの後MDDだけで同定された.

限定:他のイベントの参加者への影響を除外する脳活動(DepressionのためのハミルトンRatingスケール)(HDRS)は,体-知性緩和誘導の後測定されなかった.

結論:我々の研究結果は,体-知性弛緩瞑想導入には前前頭皮質の活動を調整する可能性があって,このように、患者が複数の感情処理システムで脳活動を調整することができる再評価戦略を造るのを援助する可能性があるという仮説を支持する.”

高度にサンプリングされた個人の脳の機能システムと領域構成

Functional System and Areal Organization of a Highly Sampled Individual Human Brain
Laumann, Timothy O and Gordon, Evan M and Adeyemo, Babatunde and Snyder, Abraham Z and Joo, Sung Jun and Chen, Mei-Yen and Gilmore, Adrian W and McDermott, Kathleen B and Nelson, Steven M and Dosenbach, Nico UF and others
Neuron, vol.87, no.3, pp.657-670, 2015.

安静時の機能的MRI(fMRI)は,複数の空間スケールでグループレベルの機能的脳組織の記述を可能にした.しかし,被験者間の平均化は,各個体に特有の脳組織のパターンを不明瞭にする可能性がある.ここでは,1年以上にわたって繰り返し測定された単一の個人の脳組織を特徴付けました.被験者固有のタスクアクティベーションに対応する,再現可能で内部的に有効な被験者固有のエリアレベルのパーセル化を報告する.充分なデータが集められれば,高度に収束した相関ネットワークの推定値が得られる.注目すべきことに,セッション内の被験者内の相関の変動性は,被験者間変動のパターンとは異なり,視覚および体動運動領域に集中した皮質を横切る不均質な分布を示した.さらに,個人のシステムレベルの組織は,グループに概ね類似しているが,明確なトポロジカルな特徴を示している.これらの結果は,特に特別なまたは稀な個人のために,皮質の組織化および機能における個人差の研究の基礎を提供する.

人間の視覚野におけるKanizsa と閉塞刺激に対する空間選択的反応

Spatially selective responses to Kanizsa and occlusion stimuli in human visual cortex
de Haas, Benjamin, and Dietrich Samuel Schwarzkopf
Scientic reports 8.1 (2018): 611

低次視覚野は,接する線または共線の端が遮蔽面の存在を暗示する主観的輪郭,および物体の遮蔽された部分に反応する.本稿では,機能的磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging:fMRI)およびpopulation receptive eld(pRF)分析を用いて,主観的輪郭の画像,棒状図形のの遮蔽画像,または微妙な輝度コントラストによって定義される棒状図形の刺激画像を用いて,低次視覚野のレチノトピー応答をマッピングした.すべてのコンディションは,信号対雑音比が非常に低いにもかかわらず,低次視覚野のマッピングにおいてレチノトピー応答を生じた.独立した高コントラストマッピングデータによる信号対雑音比とコヒーレンスがV1 からV2,V3にかけて増加したことがわかった.さらに,低コントラスト輝度と錯視条件の間で,信号対雑音比またはpRF サイズの差異は見出されなかった.3 つの条件のすべてが,主観的輪郭または遮蔽に特に関連する活動ではなく,棒状刺激の場所に空間的な注意を引くことを提案する.

IAPS の快・不快画像への脳領域の反応:異なるネットワーク

Regional brain responses to pleasant and unpleasant IAPS pictures: Different networks
Aldhafeeri, Faten M and Mackenzie, Ian and Kay, Tony and Alghamdi, Jamaan and Sluming, Vanessa Neuroscience letters, Vol.512, pp.94-98, 2012

本研究の目的は,健常者における快情動と不快情動の処理に伴う脳回路を調べることである.本実験では 15 名 の健康なボランティア(男性 9 人,女性 6 人,年齢 30~60 歳)を対象とした.このブロックデザインの fMRI 実 験では,BOLD 信号変化を IAPS の快・不快画像に対する応答として,それぞれ中性条件と比較した.中性条件 に対する快条件では,両側前前頭皮質(PFC),前部および後部帯状回および側頭葉において有意な活性が確認さ れた(pFDRcorrected < 0.05).中性条件に対する不快条件では,扁桃体,海馬,海馬傍回,側頭葉,視覚皮質, 紡錘形回,PFC および前帯状回おいて有意な活性が確認された(pFDRcorrected < 0.05).扁桃体は主に負の感 情の処理に関与している.また,IAPS の快・不快画像の処理に関与する領域は重複している領域も存在するがそ れぞれのニューラルネットワークは特有である.

ワーキングメモリのパフォーマンスに関する脳の接続性

Brain Connectivity Related to Working Memory Performance
Michelle Hampson, Naomi R. Driesen, Pawel Skudlarski, John C. Gore and R. Todd Constable
Journal of Neuroscience 20 December 2006, 26 (51) 13338-13343
2018_0423 taimoto

後部帯状回皮質(PCC)および内側前頭回および腹側前方帯状回皮質(MFG / vACC)の部分を組み込んだ内側前頭領域を含む,いくつかの脳領域は,機能的イメージング研究における多くの異なる認知課題中にシグナル低下を示す.これらの領域は,安静時に係合し,認知課題中に離脱するデフォルトモードネットワークの構成要素であることが示唆されている.この研究では,作業記憶タスク中および安静時のPCCとMFG / vACCとの間の機能的接続性を,領域間の磁気共鳴信号レベルの時間相関を調べることによって調査した. 2つの領域は両方の条件において機能的に連結されていた.さらに,作業記憶タスクの性能は,作業記憶タスクの間だけでなく,安静時でも,この機能接続の強度と正の相関があった.したがって,これらの領域は,認知課題の間に乖離するのではなく,認知能力を促進または監視するネットワークの構成要素であると思われる.さらに,これらのデータは,これらの2つの領域の間の結合強度の個人差が,この作業記憶タスクにとって重要な認知能力の差異を予測する可能性を高める.

個々の人間の脳の精密な機能マッピング

Precision Functional Mapping of Individual Human Brains
Evan M.Gordon, Timothy O.Laumann, Adrian W.Gilmore, Dillan J.Newbold Neuron, Volume 95, Issue 4, 16 August 2017, Pages 727-729
20180423knakamura

fMRIを用いた人間の脳機能の研究は,休止状態の機能的接続性(RSFC)およびタスク活性化マップの詳細と特異性,および臨床的有用性を調べるためにグループ全体で平均化されたデータを分析することに主に焦点を当てている.脳組織の機能的な理解を個々の人間のレベルについて行うために,10名の成人のそれぞれから,5時間のRSFCデータ,6時間のタスクfMRI,複数の構造的MRI,および神経心理学的検査を含む新規なMRIデータセットを用意した.これらのデータを使用して,個人ごとに10の忠実度の高い個人特有の機能的コネクトームを生成しました.この個人の機能的接続に基づくアプローチは,構造的およびタスクに由来する脳の特徴に対応する独自のネットワーク機能とネットワークトポロジーを含む,脳ネットワークにおけるいくつかの新たな変動性を明らかにした.我々は健常者および罹患した個々の人間の脳の組織を調べる将来の研究に用いるモデルとして,この高度にサンプリングされた個人中心のデータセットを神経科学者のためのリソースとして発表した.

瞬時接続の時間経過を用いた機能分割

Functional parcellation using time courses of instantaneous connectivity
Erik S.B.van Oort, Maarten Mennes, Tobias Navarro Schroder
NeuroImage 2017, Available online 14 July 2017

機能的な神経イメージングの研究により,脳機能は空間的に分離された領域間の機能的ネットワークの集合であると理解されてきた.これらのネットワークは,各ネットワークの機能を強調して担う1 組の領域群から構成されていると考えられる.このため,脳の機能的構造の本質的なコンポ―ネントが脳の各領域であるとして,機能的な分割によって脳の機能的領域を同定することを目的とする手法が数多く提唱されている.現在の分割手法は,通常,ボトムアップ手法を採用し,より小さい単位の領域をクラスタリングすることによって領域を生成する.本研究では,あらかじめ定められた関心領域をサブ領域に分割するために,脳機能の瞬時の接続性を用いたトップダウン手法を提案する.最適なサブ領域の数を決定するために,split-half reproducibility が用いられた.静止状態のfMRI データに対して瞬時接続分割手法が適用され,視床、嗅内皮質、運動皮質、および脳幹および線条体を含む皮質の分割を生成する能力が実証された.分割された領域は,細胞構造アトラスと比較して評価され,本手法が既知の細胞構造的特徴に従う生物学的に有効な領域を生成することが示された.

ヒトにおける感情知覚の一般的な神経相関

Common neural correlates of emotion perception in humans
Jastorff, Jan and Huang, Yun-An and Giese, Martin A and Vandenbulcke, Mathieu
Human brain mapping, Vol.36, pp.4184-4201, 2015
20180130 sikeda

神経イメージングの結果が感情カテゴリの識別可能な神経相関を支持するかどうかは長年にわたる論争である. 最近の 2 つのメタアナリシスでは,この命題に対して一方は支持,他方は反対といった正反対の結論に達した.こ の問題に関する直接的な証拠を得るため,単一の fMRI デザイン内で 4 つの感情の活性の比較を行った.怒り狂っ た,幸せな,恐ろしい,悲しいそして中立的な刺激が動的な身体表現として提示された.加えて相対的な感受性を 決定するために,被験者は行動実験によって中立的な感情と情動性感情との間の感情形態の分類を行った.脳行 動相関は,試験された 4 つの感情すべてにおいて同一であった大きな脳内ネットワークを明らかにした.この脳 内ネットワークは主に,デフォルトモードネットワークおよびセイリエンスネットワーク内に位置する領域から なっていた.4 つの感情について脳行動相関を示すにも関わらず,マルチボクセルパターン分析はこの感情ネット ワークのいくつかのノードが,個々の感情を区別することが可能である情報を含んでいることを示した.しかし有 意差は感情ネットワークに限定されず,行動観察ネットワーク内のいくつかの領域でも確認された.まとめると本 研究結果は,共通の感情的な脳内ネットワークは視覚処理と感情的な刺激の差別を支持している立場に賛成する.

EEG NeuroFeedback によって誘発される睡眠前の移行に必要かつ十分な神経動態

Neural dynamics necessary and sufficient for transition into pre-sleep induced by EEG NeuroFeedback
Kinreich, Sivan and Podlipsky, Ilana and Jamshy, Shahar and Intrator, Nathan and Hendler, Talma
NeuroImage, vol.97, pp. 19-28, 2014
20180125 sfujii

“完全に起きている状態から睡眠前までの移り変わりは,眠り込む直前に毎日発生する.したがってその乱れは有害であるかもしれない.しかし,移り変わりにおける神経相関は,その固有の動態を捉えることが困難なために,不明確なままである.私たちは睡眠前への速やかな移り変わりのためにEEG シータ/アルファニューロフィードバックを使用し,また,状態依存性神経活動を明らかにするため同期したfMRI を使用した.リラックスした精神状態は,副交感神経反応に対応する増強によって確認された.Neurofeedback セッションは,時間的に明確な「クロスオーバ」ポイントとしてマークされた,アルファよりもシータパワー増加のすでに知られているEEG サインに基づいて,成功または失敗として分類されました.fMRI の活性化は,この時点の前後で検討した.成功した睡眠前への移り変わりの間,クロスオーバ前の期間は,主に感覚ゲート関連領域(例えば,中間視床)におけるfMRI 活性の低下に対応するアルファ調節によって示された.並行して,移り変わりには十分ではないが,シータ調節は,辺縁系および自律神経制御領域(例えば,海馬,小脳)における活性の増加に対応した.クロスオーバ後の期間は,前頭部のセイリエンスネットワーク(例えば,前部帯状皮質,前部島)内のfMRI 活性の低下に対応するアルファ調整によって指定され,対照的に,後頭部のセイリエンスネットワーク(例えば,後部帯状皮質,後部島)に対応するシータ調節はによって指定された.私たちの発見は,覚醒状態から睡眠前状態への精神的移り変わりの根底にある多段階的な神経動態を描写している.移り変わりを開始するには,外部への監視における領域での活動の減少が必要であり,移り変わりを維持するためには,それぞれの処理に基いて外部から内部への移行を反映して,セイリエンスネットワークの前頭部と後頭部の間の反対がそれぞれ必要であった.”

機能的コネクトームの確率的閾値処理:統合失調症への応用

Probabilistic thresholding of functional connectomes: application to schizophrenia
F. Vasa, E.T. Bullmore and A.X. Patel
NeuroImage, 2017.
20180122_tmiyoshi

機能的なコネクトームは,一般に,領域の神経生理学的信号間の相互相関を閾値処理することで構築されたスパースなグラフとして解析される.閾値処理は,一般に,与えられた絶対値の重みを超えるエッジを保持することによって,または,エッジ密度を制約することによって最も強いエッジ(相関)を保持する.後者の(より広く使用される)方法は,高いエッジ密度による偽陽性のエッジの包含,および低いエッジ密度による陽性のエッジの排除のリスクがある.本稿では,統合失調症患者71名と健常者の対象群56名のresting-stateにおけるfMRI計測データセットに対し,第一種過誤(偽陽性)に対して制御された確率的閾値付きグラフの構築を可能にする新しいウェーブレットベースの方法を適用する.コネクトームを固定されたエッジ特異的P値に閾値処理することにより,統合失調症患者の機能的コネクトームは健常者の機能的コネクトームよりも断続的であり,低いエッジ密度および多くの非連結成分を示した.さらに,多くの被験者のコネクトームは,第一種過誤を制御しながら,文献で一般的に研究されている固定エッジ密度(5~30\%)まで構築できなかった.また,以前に統合失調症研究で報告されたトポロジーランダム化は,コネクトームを相関に基づいて固定密度に閾値処理するときに含まれていた「有意でない」エッジに起因する可能性が高いことが示唆された.最後に,P値を増加させることによって閾値化されたコネクトームを明示的に比較し,相関を減少させることによって,確率的に閾値化されたコネクトームはランダム性の減少および被験者間の一貫性の増加を示す.我々の結果は,グラフ理論を用いた機能的コネクトームの将来の解析,特にエッジ重み(相関)の異種分布を示すデータセット内,グループ間または被験者間の関係に影響を及ぼす.