機能的近赤外分光法による視覚的作業記憶容量の初期開発の調査

Probing the early development of visual working memory capacity with functional near-infrared spectroscopy
Aaron T. Buss, Nicholas Fox, David A. Boas, John P. Spencer
NeuroImage, vol.85, pp.314-325, 2014

ビジュアルワーキングメモリ(VWM)は、非常に限られた容量を有するコア認知システムである。現在の研究 は、機能的な神経イメージングを用いた初期の発達における VWM の容量限界を調べる研究である。 3~4 歳の 患者が短時間の遅れで物体の形状の変化を検出した変化検出タスクを完了している間に、光学的な神経画像デー タを記録した。近赤外線源および検出器は、左前頭皮質の F3 および F5、右前頭皮質の F4 および F6、左頭頂皮 質の P3 および P5、右頭頂皮質の P4 および P6 の 10-20 の位置に配置した。最初の疑問は、成人の fMRI 文献で 同定された前頭部ネットワークの頑強なタスク特有の活性化が見られるかどうかであった。これは事実であった.3 つの左正面チャネルおよび 12 の頭頂壁細胞チャネルのうち 11 つが、試料アレイの提示後の酸素化酸素と脱酸素 化ヘモグロビンの濃度の間に統計的に有意な差を示した。さらに、P3、P5、および F5 付近の左半球の 4 つのチャ ネルは、作業記憶負荷が 1 から 3 の項目に増加するにつれて、有意な増加を示した。特に、血行力学的応答は、成 人の fMRI の先行研究から予想されたように、1-2 項目で漸近的に漸増しなかった。最後に、4 歳児は、3 歳児に対 してより堅牢な頭頂壁反応を示し、記憶負荷操作に対する感受性が高まった。これらの結果は、fNIRS が、VWM 能力の初期開発の根底にある神経プロセスを研究するための有効なツールであることを示している。

fMRI と作業記憶タスクによる画像ベースの fNIRS アプローチの検証

Validating an image-based fNIRS approach with fMRI and a working memory task
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NeuroImage, Vol.147, pp.204-218, 2016

現在の研究では,脳のボリューム内のボクセル空間に頭表面上のチャネル空間から機能的近赤外(fNIRS)信 号を移動させるための新規な画像再構成アプローチを追加することによって,以前の方法論的パイプラインを拡 張している.2 つのアプローチを用いて視覚ワーキングメモリタスク(VWM)時の機能的磁気共鳴イメージング (fMRI)結果と fNIRS の結果を比較することによって,この方法論を立証する.第 1 のアプローチでは,前頭-頭 頂-側頭皮質の脳領域にわたるすべての実験条件について,fNIRS と fMRI の結果との間に有意なボクセルサイズ の相関が観察された.第 2 のアプローチでは,fNIRS および fMRI 測定で別々の多因子 ANOVA を実施し,共通 関心領域内の主効果と相互作用効果との対応関係について検討した.fMRI と fNIRS 両方に共通して,作業記憶 に保持されている項目の数が増加すると,VWM ネットワーク内での活性化において同様の傾向を示した.これ らの結果は,画像ベースの fNIRS アプローチを確証する.