タスクベースの神経フィードバック訓練:実行機能を訓練するための斬新なアプローチ

Task-based neurofeedback training: A novel approach toward training executive functions
Neuroimage, vol.134, pp. 153-159, 2016
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認知訓練は,様々な神経発達および神経変性疾患における認知機能を改善するための新興アプローチである.しかしながら,現在の訓練プログラムは,比較的長い可能性があり,認知困難な患者にとって,もしかすると忠実に行うことは難しいかもしれない.以前の研究では,脳活動のレベル(神経フィードバック)に関するリアルタイムのフィードバックを個人に提供することは,もしかすると特定の脳領域の活性化を制御することを学ぶのを助けることを示唆している.本研究では,ニューロフィードバックの効果をコンピュータ化された訓練と並行して享受する,タスクベースのニューロフィードバック訓練パラダイムを開発した.我々は,様々な発達障害および神経変性疾患における中心的介入を考慮して,実行機能トレーニングに重点を置いた.前頭前野の酸素化ヘモグロビンの変化を測定することにより,神経フィードバックを提供するために,近赤外分光法(NIRS)が使用された.20 人の健常成人参加者のうち,10 人が認知訓練中の前頭前野活動に対して実際の神経フィードバック(NFB)を受け,10 人が偽フィードバック(SHAM)を提示された.SHAM と比較して,NFB 群は,4 回の訓練(合計100分)後の作業記憶の測定値を含む,有意に改善された実行機能パフォーマンスを示した.NFB 群はまた,SHAMと比較して右前頭前野領域および下前頭領域を含む実行機能ネットワークにおいて,トレーニング関連脳活動を有意に減少させた.我々のデータは,認知訓練に加えて神経フィードバックを提供することは,比較的短い訓練期間の後に実行機能を高めることを示唆している.類似の設計は,既知の神経病理学を有する患者集団のために潜在的に使用され,もしかするとそれらが冒された脳領域における活性を増強/回復するのを助ける.

マインドフルネスと情動調節の fMRI 研究

Mindfulness and emotion regulation -an fMRI study
Social Cognitive and Affective Neuroscience, Vol.7, No.1, 11–22, 2012
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注意深く判断を伴わず,現在の経験に焦点を合わせるマインドフルネスは情動調節を促進するスキルとして精 神治療にますます導入されている.情動調節を活発に誘発する神経生物学的メカニズムは例えば扁桃体の前頭前 野との媒介の発現低下と関係する.私達は情動的な覚醒時の短期のマインドフルネスの指導の神経生物学的な相 関に興味があった.私達は fMRI を用いて 24 人の健常者における不快および潜在的な不快の画像(50%の確率) のきっかけを与えられた予測や認識の間の短期のマインドフルネスの介入の影響を 22 人の対照と比較して調査し た.マインドフルネスの介入はコントロールと比較して不快および潜在的な不快の画像の予測時の前頭前野領域 の活動の増加に関係していた.不快刺激を認識している間,情動処理に関わる領域(扁桃体,海馬傍回)の活動 の低下が確認された.不快画像を予測するとき,前頭前野と右島皮質の活動は形質のマインドフルネスと負の相 関を持っていて,情動的な覚醒を軽減するためにより一層注意している個人はより少ない調節された資源を必要 とすることを示唆する私たちの発見は神経生物学レベルでの短期のマインドフルネスの介入の感情調節への影響 を示唆する.

n-back 課題時の精神的作業負荷 – fNIRS 装置を使用して前頭前野の定量化

Mental workload during n-back task ―quantified in the prefrontal cortex using fNIRS
frontiers in HUMAN NEUROSCIENCE, Volume 7, pp.1-9, 2014
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技術システムと対話するとき,ユーザーは精神的な作業の負荷を経験する.特に,マルチタスクのシナリオ(例 えば,運転中のカーナビゲーションシステムと対話する)で,ユーザーは主要に行っているタスクから注意をそら さないことが望まれる.そのような目的のために,ヒューマンマシンインターフェース(HCIs)が連続的にユー ザの作業負荷を監視し,動的に計測された作業負荷にインターフェースの振る舞いを適合させることが望ましい. 記憶課題は複数の試行に渡って平均化する時,脳内の血流動態反応を誘発することが示されているが,単一試行 の分類では,そのユーザーの作業負荷に HCIs を動的に適応させる目的のために重要な前提条件である.前頭前野 (PFC)は,記憶の処理と関連した作業負荷に重要な役割を果たす.10 人の被験者のこの研究において,私たちは PFC の作業負荷の活性をサンプリングする機能的赤外分光法 (NIRS) である非侵襲的画像診断法を使用した.結 果は作業負荷の 3 つのレベルの単一試行を識別するために 78%の精度を示した.私たちは急速に変化するアイテ ムの現在から 1, 2, 3 番目を連続的に記憶することを強いる作業負荷のレベルが異なる(n = 1, 2, 3 ) n-back を使 用した.私たちの研究の結果は PFC の血流動態反応を計測する fNIRS 装置は精神的作業負荷を定量的及び分類 するために使用することができることを示している.単一試行の解析はまだ一般的な規格の不足に苦しんでいる 分野である.fNIRS の方法と結果の比較を向上させるために,この研究のためのデータの資料はオンラインで利 用可能である.

ワーキングメモリ課題中の前頭前野皮質の活動のNIRS-fMRI における研究

A NIRS-fMRI investigation of prefrontal cortex activity during a working memory task
NeuroImage, Vol.83, pp.158{173, 2013
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近赤外分光(NIRS)は一般にヒトの脳機能の研究で使用される.しかし,皮膚血流のような表面の血流動態変化は前頭のNIRSのヘモグロビン(Hb)信号に影響するといくつかの研究は示す.前頭のNIRS-Hb信号の基準関連妥当性を調べるために,ワーキングメモリ(WM)中の機能的信号に焦点を当て,同時に計測した核磁気共鳴画像法(fMRI)によるBOLD信号との類似性を研究した.また,NIRS-Hb信号における表面の血流動態変化の影響を調べるために,同時にレーザードップラー血流計(LDF)で皮膚血流も計測した.賦活領域における前頭のNIRS-Hb信号の時間変化は軟組織のBOLD信号とLDF信号より灰白質のBOLD信号と関係することが相関分析によって示された.NIRS-Hb信号と頭蓋外のBOLDあるいはLDF信号との比較は注意しなければならないが,NIRS-Hb信号が主に灰白質の血流動態変化を示すことがこれらの結果から示唆された.さらに,NIRS-Hb信号のタスクに関する反応の振幅は被験者間において灰白質のBOLD信号と関係していて,これは強いNIRS-Hb反応の被験者は強いBOLD反応を示すことを意味する.したがって,NIRSは前頭前野皮質の活動における血流動態信号を計測するために使用することが可能であることをこれらの結果が支持する証拠となる.

若年者における前頭前野と実行機能:NIRS 研究

Prefrontal cortex and executive function in young children: a review of NIRS studies
Frontiers in human neuroscience, Volume 7, December 2013, Article 867

実行機能(EF)は特定のゴールの達成のための高位認知制御プロセスを指します。抑制、認識に変わること、および作業領域のようなEFのいくつかのサブコンポーネントがあります。大人における広範囲な神経画像検査研究は、側面の前前頭皮質がEFに重要な役割を果たすことを明らかにしました。発生的研究はEFが就学前の年に著しく変わることを行動証拠が示すことを報告しました。しかしながら、幼い子どものEFの神経機構はまだ不明瞭です。本稿は、EFの開発と側面の前前頭皮質の関係を検討した最近の近赤外分光法(NIRS)研究を再検討します。具体的には、この調査は、抑制制御、認識に変わること、および幼い子どもの作業領域に注目します。研究は典型的に高度に発展した子どもの中でタスクの間に一貫して前頭部の活性化を示しました。しかし、この活性化は発達障害の子どもにおいて見られませんでした。最後に、方法論の問題および将来の方向性は検討中であります。

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社会的戦術の神経基盤:fMRI 研究

The neural basis of social tactics: An fMRI study

NeuroImage, Volume 32, Issue 2, Pages 913-920, 2006.

複雑な社会的交流における成功するのに最も強力な方法の一つは,相手の心を読み,一歩先を行くことである.社会的に張りつめた人間関係の中で相互の思考察知に対する神経反応を評価するために,私たちは3テスラのスキャナを用いて,チキン・ゲームに参加した16人の健常被験者の事象関連機能的磁気共鳴イメージング研究を行った.統計的パラメトリックマッピングは,相手の効果(人-コンピュータ)がPCCと後部上側頭溝に隣接した縁上回に対応する内側前頭領域を独占的に活性化した.さらに,被験者が危険/積極的な選択か,安全/和解的な選択のどちらを行ったか評価するためにデータを解析すると,後部上側頭溝は,相手かいることは危険か安全な決断を選択するのに関わらず確実な効果があることを示した.対称的に重要な相手と選択相互作用は前部PCCにおいて明らかになった.私たちの発見に基づいて,後部上側頭溝と前部PCCはメンタライジングにおいて異なる役割を担うと考えられる.後部上側頭溝はメンタライジングの一般的なメカニズムとして機能し,前部PCCは社会的に危険な決定に選択的に関与する.

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