未来の脳科学に挑戦する学生を歓迎します

臨床神経生理飛松省三

連絡先092-642-5541(Tel)tobi@neurophy.med.kyushu-u.ac.jp

臨床神経生理学とは？

1)非侵襲的脳機能計測法による正常人の 感覚系 , 運動系 , 高次脳機能の機序解明2)神経疾患の病態や診断・治療法確立へ の貢献3)動物疾患モデルにおける脳神経疾患の 病態 , 病因 , 診断・治療法の実験的研究

ネズミ ネコサル

ヒト帯状回

後脳梁膨大皮質

海馬傍回梨状葉皮質

内嗅領皮質と周嗅領皮質

( )新皮質 新外套

( ) ( )異皮質 古外套 と傍異皮質 中間外套

脳梁下回

なぜヒトの脳機能研究か？ヒトの大脳皮質は高度に発達 !!

チンパンジーとヒトのゲノムの差 :1.23%！

研究のキーワード

Neuroscience

神経科学

・ Clinical(臨床 )・ Systems(システム )・ Cognitive(認知 )・ Developmental( 発達 )・高次視覚認知調節機構　　　 1. 顔・表情認知　　　　 2. 運動認知 (共同運動 )　　　 3．漢字・仮名処理・脳仮想病変による脳機能可塑性・時間認知機構 (脳の中の時計 )　

研究テーマ例 (研究費参照 )

脳機能 : 役割分担 , ネットワーク処理

複数のモダリティによるアプローチ必要

頭を開けずに脳を見る , 測る , 探る！ 16ch 誘発脳波

計306ch 脳磁計

128ch 脳波計

機能的 MRI 48ch 光トポ

電磁気生理学的方法

脳機能イメージング

0.0001 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000

脳波・誘発電位

ポジトロン CT

SPECT

脳磁図機能的 MRI

MRI(磁気共鳴画像 )

CT(コンピュータ断層撮影 )

位置の

精度

(mm)

時間の精度 ( 秒 )

0

2

4

6

8

10

脳機能研究 : 場所と時間を決める

128chセンサーネット電極による高次脳機能解析

誘発電位による感覚機能探索

誘発電位波形の記録

体性感覚 ( 電気 )

聴覚 ( 音 )

視覚 ( パターン )

接地電極

接地電極16ch 誘発脳波計

磁気刺激による運動系探索

単発刺激

2 発刺激

反復刺激

脳磁図による脳機能探索

超伝導極微弱脳磁場( 地磁気の 1 億分の1)

脳の小人( ホムンクルス )

機能的 MRIによる基底核運動回路の可視化

補足運動野感覚運動野

被殻

視床

感覚運動野

感覚運動野

補足運動野 運動前野

被殻 視床

0.7 〜 1.0

0.4 〜 0.6

0.1 〜 0.3

-0.7 〜 -1.0

-0.4 〜 -0.6

-0.1 〜 -0.3

0.1 〜 -0.1

径路係数

Positive Negative

MRI:磁気共鳴画像( 酸化ヘモグロビンの変動 )

左手の複雑運動

頭頂葉後部

下側頭葉

後頭葉

外側膝状体

並列的視覚情報処理 : ‘What’ and ‘Where’

小細胞系 : 色覚 , 細かい形態 (顔 ,文字 )

大細胞系 : 運動 , 立体視 , 粗い形態

顔認知の神経機構 Nat Neurosci, 2003

顔の同定 ( 小細胞系 , 紡錘状回 (V4))表情認知 ( 大細胞系 , 扁桃体 )

低空間周波数　　全体 ( 大細胞系 )

高空間周波数　　輪郭 ( 小細胞系 )

運動認知の神経機構 Exp Brain Res, 2003

背側 - 背側系 (V6→SPL) 　行為のオンライン制御腹側 - 背側系 (V5→MST, IPL, SPL)　 空間認知 , 行為の理解

V1

V5

頭頂葉

研究テーマ例 ( 研究費参照 )　・高次視覚認知調節機構　　　 1. 顔・表情認知　　　　 2. 運動認知 (共同運動 )　　　 3．漢字・仮名処理　・脳仮想病変による脳機能可塑性　・時間認知機構 (脳の中の時計 )　 広帯域

空間周波数　　

1) 科学技術振興機構　社会技術教育研究 ( 脳科学と教育 ) 平成 16〜 21年度　 社会性の発達メカニズムの解明：自閉症スペクトラムと定型発達のコホート研究

　3) 文科省科研費萌芽研究　平成 18〜 20年度 漢字・仮名処理の脳内基盤の解明4) 文科省科研費基盤研究 B 　平成 19〜 21年度 脳の中の時計 : 時間知覚の神経基盤5) 文科省科研費萌芽研究　平成 20〜 22年度 聴覚の時計と視覚の時計の相互交渉場面を探る6) 厚労省科研費　平成 18〜 21年度 双極性障害の神経生理・画像・分子遺伝学的研究7) 厚労省科研費　平成 20〜 22年度 反復磁気刺激によるパーキンソン病治療の確立8) 九大 P&P　平成 19〜 20年度

デジタルブレイン研究・教育拠点9) ERATO 合原複雑数理モデルプロジェクト　 2003年 11月〜 2008年 10月 脳の動的情報処理原理の解明

競争的外部資金獲得状況

1. Nakashima T et al: Electrophy-siol-ogical evidence for sequential discrimination of positive and negative facial expressions. Clin Neurophysiol. In press. 2. Tsurusawa R et al: Different perceptual sensitivities for Chernoff’s face between children and adults. Neurosci Res, 60 (2): 176-183, 2008.3. Taniwaki T et al: Age-related alterations of the functional interaction within the basal ganglia and cerebellar motor loops in vivo. Neuroimage, 36:1263-1276, 2007.4. Tashiro K et al: Repetitive transcranial magnetic stimulation alters optic flow perception. Neuroreport, 18:229-33, 2007. 5. Tobimatsu S, Celesia GG: Studies of human visual pathophysiology with visual evoked potentials. Clin Neurophysiol, 117: 1414-1433, 2006.6. Taniwaki T et al: Functional network of the basal ganglia and cerebellar motor loops in vivo: Different activation patterns between self-initiated and externally-triggered movements. Neuroimage, 31:745-753, 2006. 7. Tobimatsu S: Visual evoked magnetic fields and magnetic stimulation of visual cortex. In: Celesia GG (ed), Disorders of Visual Processing, Handbook of Clinical Neurophysiology, Vol 5, Elsevier, p.143-166, 2005.8. Goto Y et al: Familiarity facilitates the cortico-cortical processing of face perception. Neuroreport, 16: 1329-1334, 2005.9. Maekawa T et al: Functional characterization of mismatch negativity to a visual stimulus. Clin Neurophysiol, 116:2392-2402, 2005.10. Yamaasaki T et al : Left hemisphere specialization for rapid temporal processing: A study with auditory 40 Hz steady-state responses. Clin Neurophysiol,116:393-400, 2005.

主な研究業績 (過去 5年 )