健常者における脳の老化・萎縮様式を解明！〜健常高齢者は認知機能が保たれている謎に迫る〜

成

30

1

10

日

名古屋大学大学院医学系研究科 研究科長：門松 健治 神経変性 認知症制御研究部門 祖

父江 元 そ え 特任教授 脳 研究センタ タ 量子医学 長縄

慎二 わ 教授 脳 研究センタ センタ 長 脳 研究セ

ンタ ガ オ エ オ特任准教授 渡辺 宏久 わ べ 特任教授

寳珠山 稔 ほう や 教授及 礒田 治夫 いそ 教授 医学系研究科脳神

経外科学 若林 俊彦 わ や 教授 未来社会創造機構 葛谷 雅文 く や

教授 医学系研究科精神医学 尾崎 紀夫 教授 研究 プ

健常者 脳 老化 萎縮様式 明

健常 脳 老化 萎縮様式 明 齢 重 認知機能 く保

機序や マ 病 認知症 神経変性疾患 病態機序解明 大 く寄 期

待 一般 齢 脳容積 減少 研究 知 い

脳 領域毎 脳容積 減少速度 違い あ そ 一様 減少

萎縮 伴っ 脳 機能 分離 程度 効率性 統合性 う そ 詳細

様式 明

今回 名古屋大学脳 研究センタ 進 い 健常者 脳画像 ム ホ *1

タ 中 一定 基準 選 出 293名 磁気共鳴画像 (MRI) タ 用い 検討

進 今回 検討 タ 意味 あ 結果 抽出 出来

タ駆動型 プ チ

2

呼 手法 用い 齢 伴う脳容積 部 毎 違い 初

明 成 そ 結果 脳容積 齢 伴っ 一 減少 訳

く 相対的 容積 保 い 領域や 45歳～50歳頃 脳容積 増 領

域 あ 分 45歳～50歳以降 齢 伴っ 脳構造 機能的

分離 そ 補う う 効率性や統合性 高く 明

齢 重 認知機能 く保 機序 考え 重要 あ 可能性 示 今

認知症 比較 行い そ 意義 明 予定

本研究成果 2017 12 7日付 NeuroImage 電子版 掲載

健常者

け

脳

老化

萎縮様式

解明！

健常者

け

脳

老化

萎縮様式

解明！

〜健常高齢者

知機能

保

い

謎

迫

〜

ン

○健常者293例 頭部MRI い 脳全体 細 化 タ 象 タ駆動型

プロ チ 用い 年齢 伴 容積 変化 192 領域 見出 こ 成

○脳容積 齢 伴 一様 減少 く 相 的 保 領域や 45歳～50歳頃

増 領域 あ こ 明

○さ 45歳～50歳以降 脳 領域間 情報伝遉 効率性 統合性 高く 可能性

見出

○本研究 明 一連 健常者 内 脳 老化 萎縮様式 年齢 重 知機能

く保 機序 重要 あ 可能性 示さ 今 知症 比較 行い

意義 さ 明 いく予定

．背景

超高齢化社会 い サ セ エ ン *3 目指 こ 重要 脳 健康 保 こ 知症 予防 こ 大 健常 脳 老化 萎縮様式 明

こ 年齢 重 知機能 く保 機序や 病 齢

伴う 知症 神経変性疾患 病態機序 解明 大 く寄 こ 期待出来 一般

齢 脳容積 減少 こ こ 研究 知 い 脳 領域毎 脳

容積 減少速度 遊い あ く 一様 減少 萎縮 伴 脳

機能 役割 効率性 統合性 う 詳細 様式 明

．研究成果

今回 検討 古屋大学脳 ここ 研究センタ け 脳画像コ 研究 参 21歳～86歳 健常 ン 一定 基準 選別 293 脳MRI画像

用い 脳容積 齢 伴う部 毎 遊い 詳細 検討 こ 脳容積 年齢 調べ

研究 既 脳 解剖学的 地図 用い 行わ い こ 従来 方法 齢

脳容積 関係 正確 検討 こ 可能 こ タ 入

い結果 推定 こ 出来 タ駆動型 プロ チ 用い 脳容積 変化 齢 関係

い 解析 進 年齢 関係 基 い 脳 192 領域 け こ 成

こ 192 領域中 174領域 年齢 統計学的 意 相関関係 示 さ 大量

タ 本質的 必要 タ 取 出 ン *4 用い 192 領域 抽出 86 領域 使 計算式 基 脳 年齢 予測 こ 実際 年齢 く反映 こ

タ駆動型 プロ チ 得 192 領域 年齢 く反映 こ さ

今回 解析結果 妥当 あ こ 支持 言え

個々 領域 年齢 関係 詳細 調べ 多く 領域 年齢 脳容積 減少

特 運動機能 関わ 小脳虫部垂 中心前回 中心 回 前頭回 呼 領域

高度 減少 一方 中前頭回 視床 前頭回 海馬傍回 呼 領域

関わ 桃体 海馬傍回 海馬 脳容積 45 歳頃 増 減少 い

運動 聴覚 視覚 意味 処理 関わ 被殻 側頭回 舌状回 中前頭回

脳容積 45 歳頃 減少 減少 相 的 保 い こ う 脳容積

齢 伴う変化 脳 領域 異 こ

さ 理論*5 いう手法 用い あ 脳領域間 脳容積 相互関係 調べ

結果 機能的 や 化 指標 あ タ 係数 (clustering coefficient)*6 年齢 関 係 調べ 解析 45～50 歳 機能的 や 化 く 一方 領域

間 情報伝遉 効率性 統合性 指標 あ 全体 効率性 (global efficiency) *7 年齢 関係 調べ 解析 く 45～50 歳 効率性 (統合性) 高く こ 明

．今

展開

本研究 タ駆動型 プロ チ 用い 初 脳容積 齢 伴う部 毎 遊い 初

明 こ 成 脳容積 齢 伴 一 減少 訳 く

相 的 容積 保 い 領域や 45歳～50歳頃 脳容積 増 領域 あ こ

さ 脳全体 見 場合 45歳～50 歳以降 齢 伴 機能的

脳 局 特異的 処理能力 想定さ 補う う 効率性や

統合性 高く こ 明 年齢 重 知機能 く保 機序 重要

あ 可能性 示さ 今 知症 比較 行い 意義 さ 明 いく予

図 今回 主 研究結果

(1) 年齢 伴 う 脳容積 変化 192 領域 色 変え 示 あ

(2) 領域毎 年齢 伴う脳容積 変化 遊い 192 領域 中 特 変化 強い領域 示

い 暖色系 脳容積 減少 相 的 保 領域 寒色系 脳容積 減少 強い領域

示

(3) U 状 変化 示 領域 あ こ 示 い 段 両側 桃体 段 側頭回

あ

(4) 45 歳～50 歳以降 脳構造 領域間 情報伝遉 効率性や統合性 指標 高く

い こ 示 い

．用語説明

1. コ ：観察 象 集団 古屋大学脳 ここ 研究センタ 頭部 MRI

脳磁図 遺伝子 高 脳機能 情報 健常者 集団 前方向的 観察 コ 作

い

2. タ駆動型 プロ チ：情報科学 手法 用い 従来 方法 処理 こ 困 巨大

複雑 タ 集合 タ 恣意性 排除 タ 準拠 法則性や

意味 あ 結果 得 いく手法 こ 今回 検討 脳画像 得 膨大 信号 独

立 信号 取 出 こ 出来 独立成 析 呼 手法 用い 解析

3. サ セ エ ン ： カ 生 言葉 良い人生 送 天 全う

いくこ さ い サ セ エ ン 知機能や社会性 保 こ

や 齢 伴 出現 病気 特 知症 制

4. ン ：少 い タ 全体像 見出 や 自動的 重要 タ 取

得 方法論 指

5. 理論： 理論 け いく 点 結ぶ辺 構成さ

図形 指 理論 画像 領域 設定 点 点 結ぶネ ワ 強さ

構成 い 各店 機能的 程度 計算 こ 出来

6. clustering coefficient： 理論 代表的 指標 1 脳 領域 化 点

点 結ぶネ ワ 中 程度 角形 あ 示 い ネ ワ 内

角形 多くあ ほ 機能的 い こ 示 こ 指標 高いほ 高度 機能的

化 脳領域 こ 意味

7. global efficiency： く 理論 代表的 指標 1 ネ ワ

全 点 点 最短経路長 組 合わ 逆数 指標 い こ 指標 高け 特定

情報 広い脳領域 迅速 短い距 処理 こ 出来 考え 全体効率性

．発表雑

6. Department of Radiology, Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Aichi, Japan

" An unbiased data-driven age-related structural brain parcellation for the identification of intrinsic brain volume changes over the adult lifespan "

NeuroImage (2017年12 7日付け 電子版 掲載) DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2017.12.014

English ver.

https://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical_E/research/pdf/NeuroI_20180110en.pdf

Epifanio Bagarinao1_{, Hirohisa Watanabe}1,2_{, Satoshi Maesawa}1,3_{, Daisuke Mori}1_{, Kazuhiro Hara}2_,

Kazuya Kawabata2_{, Noritaka Yoneyama}2_{, Reiko Ohdake}2_{, Kazunori Imai}2_{, Michihito Masuda}2_,

Takamasa Yokoi2_{, Aya Ogura}2_{, Toshihiko Wakabayashi}3_{, Masafumi Kuzuya}4_{, Norio Ozaki}5_,

Minoru Hoshiyama1_{, Haruo Isoda}1_{, Shinji Naganawa}1,6_{, Gen Sobue}1

1. Brain and Mind Research Center, Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan

2. Department of Neurology, Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Aichi Japan

3. Department of Neurosurgery, Nagoya University Graduate School of Medicine, Nagoya, Aichi, Japan

4. Department of Community Healthcare and Geriatrics, Nagoya University Graduate School of Medicine and Institutes of Innovation for Future Society, Nagoya University, Nagoya, Aichi, Japan