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307 NIRS : NIRS NIRS NIRS NIRS : NIRS 1. CT : computed tomography PET : positoron emission tomography fmri : functional magnetic resonanc

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認知発達研究における脳機能イメージング法

乳児を対象とした近赤外線分光法(NIRS)の応用

庭  野  賀 津 子

要旨 : 従来の乳児の認知発達研究は,行動観察を中心とした心理行動科学的アプローチ が中心であった。しかし現在は脳画像検査の進歩により,様々な脳機能イメージング法に よって認知機能あるいは情動に関連した脳機能の測定から客観的に乳児の認知能力をとら える方法が開発されている。その中でも,乳児が覚醒状態・睡眠状態にかかわらず,非侵 襲的,非拘束的に脳機能を測定できる近赤外線分光法(NIRS)は,乳児の認知発達研究 への応用に大いに期待されている。本研究では,乳児の脳機能発達研究における NIRS の 有効性を検討するために,初めて NIRS が乳児の発達研究に応用された 1998 年の論文か ら 2012 年に至るまでの海外の学術雑誌に発表された文献を資料として調査した。その結 果,全 47 件のうちほとんどが視覚刺激または聴覚刺激を用いた実験を行っていた。また, 測定部位は,必ずしも視覚野や聴覚野等,提示刺激に対応する感覚野ではなく,研究者の 関心領域によって分かれていた。乳児を対象として測定する場合,成人を対象とする場合 とは違う様々な課題がある。しかしながら,NIRS による乳児の脳機能計測は,今後,医 学臨床のみならず,コミュニケーション発達,言語獲得,社会的認知発達などの様々な認 知機能の発達解明へ応用されることが期待される。 キーワード : 近赤外線分光法 (NIRS),乳児,脳機能イメージング

1. 緒     言

近年の脳画像検査の急速な進歩により,様々な脳機能イメージング法が開発されてきている。 代表的なものとして,CT(コンピューター断層撮影 : computed tomography),PET(陽電子放 射断層撮影 : positoron emission tomography),fMRI(機能的核磁気共鳴画像 : functional magnetic resonance imaging),SPECT(単光子放射線コンピューター断層撮影 : single photon emission computed tomography),MEG(脳磁図 : magnetoencephalography),NIRS(近赤外線分光法 : near infrared spectroscopy)等があげられる。これらの脳画像検査にはそれぞれ特性があり,たとえば 時間分解能や空間分解能の違いと精度,あるいは侵襲性の有無などを鑑みて,診断や臨床研究の 目的に応じて選択される。 それらの中でも,比較的簡便に脳の血流動態を計測できる方法として NIRS がある。NIRS の 原理は,波長 700∼1,000 nm の近赤外光が生体の骨や皮膚を通過することができ,かつ,ヘモグ ロビンに吸収されることを利用して,生体内の血液量の変化を測定するものである。この NIRS で用いられる 800 nm 前後の近赤外光は生体物質による吸収が非常に少なく,原理的に熱が発生 しにくい(牧,2006)。そのため,照射しても生体内の温度を上昇させる心配がなく,安全であ

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るとされている。近赤外光のヘモグロビンへの吸収はヘモグロビンの酸化状態によって異なるこ とを利用して,NIRS の計測によって酸化ヘモグロビン(oxyHb),還元ヘモグロビン(deoxyHb), 総ヘモグロビン(totalHb)の濃度を算出する。通常,課題遂行中に脳の神経活動が行われてい る部位近傍は賦活し,エネルギー供給のために血流量・血液量が増大して多くの酸素が送り込ま れ,酸化ヘモグロビンが増加する。この神経活動に応じて局所脳血流量が調整される現象を,脳 血流量と脳代謝のカップリング(coupling)という。このように,神経活動時には局所的に血液 の酸化状態が変化して酸化ヘモグロビン濃度と還元ヘモグロビン濃度の比率が変化するのだが, NIRSの測定値から得られる酸化ヘモグロビン・還元ヘモグロビンの濃度をどう解釈し,脳活動 の指標とするかは研究者によって意見の分かれるところである。しかし,一般的にはこの酸化ヘ モグロビンが敏感に神経活動を反映しており信頼しうるパラメーターであるとされ,還元ヘモグ ロビンに現れる反応の要因は複雑で何に起因するものか特定が困難であると考えられている(田 村,2002)。 この NIRS による計測によって,大脳皮質の賦活の時間経過を観察できる。しかし,時間分解 能が 10 Hz と高い一方で空間分解脳が 1∼3 cm 程度と低く,また,頭表から 2∼3 cm の範囲での 脳血液量変化しかとらえられない点が短所としてあげられる。したがって,NIRS による計測は, 脳機能を非侵襲的に大まかにとらえるのに適した方法(福田,2009)といえる。なお,計測部位 の解剖学的な位置確認が必要な場合には,同一の被験者の解剖画像を MRI によって撮像して 3D 画像を再構成し,NIRS のプローブ位置を三次元計測した情報と関連づけて重畳画像で検討する 方法もある。 この NIRS は 1990 年代から医療分野で実用化されるようになった。現在,臨床医学における NIRSによる脳機能の計測は,脳外科手術前の言語優位半球の同定やてんかんの焦点計測,ある いはうつ病,統合失調症などの精神神経疾患の診断に応用されるようになってきた(福田, 2003)。また,小児科領域では,超低体重出生児や心臓疾患のある乳児の脳機能,循環・代謝を 評価するため等に応用されている(Greisen, Leung and Wolf, 2011)。

近年は医療現場や医学の研究だけではなく,心理学を始めとする社会科学の分野においても, 非侵襲性の NIRS や fMRI を用いた脳機能イメージング法が活用されるようになってきた。その ため,さまざまな心理学的事象に対する脳反応を可視化でき,研究の可能性が大いに拡大される こととなった。特に NIRS は計測方法が簡便であること,動きのある課題でも計測ができること, 可搬性があることなどから,様々な研究への応用が期待される。これまで,心の内面を言語化し て表現することのできない乳児を対象とする研究では,行動観察や選好振り向き法,あるいは心 拍計測や体表温度変化の測定等,研究方法が限られていた。しかしこの 20 年間ほどの脳研究の 発展によって,脳内でどのような反応が生起しているのかを脳機能イメージングで探究すること により,それまで解明することが難しかった認知発達や情動の変化を解明することができるよう になった。

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乳児を対象とする研究では,非侵襲的,非拘束的であるという条件は特に重要であり,また, 覚醒状態でも睡眠状態でも計測できること,乳児が参加しやすいような視覚刺激や聴覚刺激のオ ン・オフの単純な課題を提示する実験をしながら,脳機能の計測を実施することが可能であると いう点においても乳児研究に適している。計測の際には,頭部に光照射ファイバーと光検出ファ イバーをセットしたプローブホルダー(キャップタイプやベルトタイプ等が開発されている)を 装着する必要がある。現在,NIRS 装置を開発している各メーカーでは,乳児の脳機能測定用に 軽量でプローブの頭皮への接触部がソフトなシリコン系素材のプローブが開発されており,新生 児の計測も可能である。この乳児用プローブの装着中の乳児への負担や違和感は少ないため,実 験中ほとんどの乳児が NIRS のプローブを装着したまま機嫌よく実験に参加したとの報告がある (e.g., Ichikawa, 2010)。

PETには侵襲性と拘束性があり,また,侵襲性がない fMRI や MEG でもやはり計測中被験者 は動くことができず拘束されるため,覚醒状態の乳児を計測するのは難しい。したがって,乳児 を対象とした脳機能計測の方法として,非侵襲性,非拘束性の点から現時点では NIRS が最適で あると考えられる。しかしながら,NIRS が計測できるのは大脳皮質に限られるため,実験の内 容や得られる知見も自ずと限定されてくる。そこで,本研究では,乳児を対象として NIRS を用 いた乳児の認知発達の先行研究を資料として,① 対象児の月齢,② 実験で用いた刺激の感覚モ ダリティ,③ 大脳の関心領域,④ 測定結果について調査し,乳児研究における NIRS 活用の現 状と今後の課題について考察をする。

2. 方     法

1) 研究対象の選定

世界的な医学雑誌データベースである MEDLINE と PubMed を利用して NIRS に関する論文を 検索した。言語は英文で書かれてあるものに限定し,NIRS は脳機能計測以外にも用いられてい ること,ヒトだけではなくそれ以外の動物にも用いられていることから,対象文献を絞るための 検索キーワードを「nirs」「brain」「human」とした。さらに詳細検索の対象年齢の選択肢から「all infant ; birth-23 months」を選択した(ただし本研究では 0∼12 か月の乳児を対象とする)。その

結果得られた文献からそれぞれの内容を検討し,医学臨床を目的とした研究やレビュー論文を除 外して,研究対象の文献を絞り込んだ。 2) 分析の視点 対象とする各論文について,その研究の被験者である乳児の月齢と人数,実験で提示する刺激 の対象となる感覚モダリティ(視覚,聴覚などの別),提示する刺激の内容,NIRS のプローブの 装着部位(前頭部,側頭部,後頭部,あるいはそれらの組み合わせ),測定の結果得られた酸素

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化ヘモグロビン・脱酸素化ヘモグロビン・総ヘモグロビンの変化について調査し,比較検討を行 う。 

3. 結 果 と 考 察

NIRSを用いた乳児の認知発達研究の最初の研究報告は Meek(1998)によってなされた。こ の Meek(1998)以降,現時点(2012 年 10 月)までの間に発表された,乳児を対象として NIRS による脳機能イメージング法を用いて研究をした論文は 195 件であった。その中で,疾患や障害 などの診断等,医学臨床を目的とした研究とレビュー論文を除外し,健常児を対象とした認知発 達研究の論文について絞ると,論文は 47 件であった。それらの論文それぞれについて,① 対象 乳児の人数と月齢,② 測定で用いたターゲット刺激の対象とする感覚と刺激の内容,③ 計測領 域,④ ヘモグロビン濃度変化の主な結果を表 1 に示す。なお,本表は,Lloyd-Fox et al.(2010)

の表(Table 1a, p. 272)を改変し,さらに著者が他の論文情報を追加したものである。 研究対象の乳児の月齢の分布をみると,6 か月児(19 件)を対象とする論文が最も多く(ただ し 1 件の論文で複数の月齢を対象としている場合はそれぞれの月齢についてカウント,以下同 様),次に 7 か月(15 件),その次は 0 か月と 8 か月(いずれも 12 件)の順で多かった。また, 提示する刺激の対象となる感覚モダリティは視覚(30 件)が最も多く(ただし 1 件の論文で複 数の感覚モダリティを対象としている場合にはそれぞれの件数を重複してカウント,以下同様), 次いで,聴覚(16 件)が多かった。ビデオにより視覚刺激と聴覚刺激を同時に提示したものは 2 件,嗅覚を対象としたものは 1 件であった。対象とした乳児と刺激の感覚モダリティの関連を図 1に示す。 結果より,乳児を対象とした NIRS 研究は新生児期の 0 か月から 12 か月まで,各月齢が対象 となりうることが明らかとなった。論文の中には,乳児が睡眠中に行った実験に基づくものもあ り,その場合はほとんどのターゲット刺激が聴覚刺激によるものであった。しかし,フラッシュ ライトなどを用いた視覚刺激を睡眠時に提示したものもあった。新生児期を対象とする研究では 睡眠中に実施したものが多い。しかし,視覚刺激あるいは視聴覚刺激を提示刺激とした研究の件 数が多い 6∼8 か月児対象の研究は,乳児の覚醒時に実施されたものである。この時期の乳児は 興味のある物に対して自発的に顔面を向けて,選択的注意を示すことが可能であるため,覚醒時 に測定をすることが可能である。その場合,視覚刺激と聴覚刺激,あるいはその両方を用いた視 聴覚刺激による刺激を実験時に提示する場合がほとんどである。その理由として,視覚あるいは 聴覚による刺激は乳児の注意を惹きつけやすいこと,また,刺激提示のオン・オフが容易で, NIRSの測定で多く用いられる単純なブロックデザインの実験を遂行しやすいためと考えられる。 また,プローブの装着位置は,1 か所のみの場合,側頭部(18 件)が最も多く,続いて前頭部 (7 件),後頭部(5 件)となっている。複数の組み合わせの場合は,組み合わせの方法として,

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表 1. NIRS による健常乳児を対象とした実験研究の文献一覧*

第一著者 発行年 掲載誌 (月齢)乳児数 刺激の感覚種 ターゲット刺激 計測領域

主な結果**

酸化

Hb Hb総 還元Hb 1 Meek 1998 Pediatrics Research 20 (0-3) 視覚 チェッカーボード 後頭 + + + 2 Sakatani 1999 Early Human

Development 28 (0) 聴覚 ピアノ曲 前頭 + + +

3 Hoshi 2000 Pediatrics

Neurology 7 (0) 視覚 フラッシュライト 後頭 + + +

4 Bartocchi 2000 Pediatric Research 23 (0) 嗅覚 母親の初乳バニラ

エッセンス 前頭 +

5 Zaramella 2001 Pediatric Research 19 (0-1) 聴覚 抑揚のある人工音 側頭 + + +

6 Baird 2002 NeuroImage 12 (5-12) 視覚 玩具を布で隠す 前頭 + + =

7 Pena 2003 PNAS 14 (0) 聴覚 母親による語り 側頭 +

8 Taga 2003a PNAS 13 (2-4) 視覚 チェッカーボード 前頭

後頭 + −

9 Taga 2003b Early Human

Development 19 (0) 視覚 フラッシュライト 前頭後頭 + =

10 Csibra 2004 J. of Pediatrics

Neurology 11 (4) 視覚 人の顔 前頭後頭 − = +

11 Kusaka 2004 Human Brain

Mapping 5 (1 -3) 視覚 フラッシュライト 後頭 − − + 12 Kotilahti 2005 Neuroreport 20 (0) 聴覚 60dBの純音 側頭 + 13 Wilcox 2005 J. of Biomedical Optics 7 (6.5) 視覚 ボールの動き 側頭後頭 + + +− 14 Shimada 2006 NeuroImage 13 (6-7) 視覚 玩具を使った動き 側頭 + 15 Homae 2006 Neuroscience Research 21 (3) 聴覚 平板または通常の音声言語 側頭 + 16 Homae 2007 Neuroscience Research 21 (3) 聴覚 平板または通常の音声言語 側頭 +

17 Saito 2007a Archives of Disease

in Childood 20 (0) 聴覚 対乳児音声と対成人音声 前頭 + 18 Blasi 2007 Physics in Medicine

and Biology 12 (4) 視覚 通常の顔とスクランブルした顔 後頭 + 19 Bortfeld 2007 NeuroImage 35 (6-9) 視覚 視聴覚 ボールボールと音声言語 前頭後頭 + 20 Minagawa -Kawai 2007 J. of Neuroscience 57 (3 -4, 6-7, 10-11) 聴覚 疑似語 側頭 +

21 Otsuka 2007 Early Human

Development 10 (5

-8) 視覚 通常の顔と上下を

逆にした顔 側頭 + +

22 Saito 2007b NeuroImage 22 (0) 聴覚 感情を込めた語り

と平板な語り 前頭 +

23 Taga 2007a NeuroImage 15 (2-4) 聴覚

視覚 音 声 言 語 チ ェ ッカーボード 側頭 + −

24 Taga 2007b NeuroImage 19 (6-9) 聴覚 音声言語 側頭 + −

25 Carlsson 2008 Acta Paediatrica 19 (6-9) 視覚 母親と非母親の顔

写真 前頭後頭 + −

26 Karen 2008 Human Brain

Mapping 20 (0) 視覚 赤いフラッシュライト 後頭 + −

27 Wilcox 2008 Developmental

Science 35 (6.5) 視覚 実際の人やボールの動き 側頭後頭 + 28 Grossmann 2008 Proceeding of the

Royal Society B 12 (4) 視覚 人の顔とのアイコンタクト 側頭前頭 + =

29 Gervain 2008 PNAS 44 (0) 聴覚 音節の繰り返し 側頭

前頭 + =

30 Watanabe 2008 NeuroImage 72 (3) 視覚 動 く 物 と チ ェ ッ

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前頭部+後頭部(5 件),側頭部+後頭部(4 件),前頭部+側頭部(4 件)のいずれの組み合わ せも用いられており,さらに,全頭(4 件)にプローブを設置して脳反応の位相を観察している 研究もあった。これらの部位ごとの度数を図 2 に示す。 プローブの装着位置の選択は,研究者の乳児の大脳の発達における関心領域を示しているとい えるであろう。提示刺激に対応させ,聴覚刺激であれば聴覚野のある側頭部,視覚刺激であれば 視覚野のある後頭部という選択が多く取られているが,それ以外の選択,たとえば,視覚刺激あ るいは視覚刺激と聴覚刺激を提示しているが前頭部のみを計測している研究(e.g., Grossmann et 第一著者 発行年 掲載誌 (月齢)乳児数 刺激の感覚種 ターゲット刺激 計測領域 主な結果** 酸化 Hb Hb総 還元Hb 31 Nakato 2009 Human Brain

Mapping 20 (5, 10) 視覚 5真種類の人の顔写 側頭後頭 + + + 32 Nakano 2009 Cerebral Cortex 80 (3-4) 聴覚 音節の馴化 側頭

前頭 +

33 Minagawa

-Kawai 2009 Cerebral Cortex 18 (9

-13) 視覚 笑顔の乳児と母の

ビデオ 前頭 + =

34 Wilcox 2009 Neuropsychology 12 (6.5) 視覚 実際の人やボール

の動き 側頭後頭 = = −

35 Lloyd-Fox 2009 Child Development 36 (5) 視覚 人の顔と機械の玩

具 側頭 + =

36 Bortfeld 2009 Developmental

Neuropsychology 21 (6

-9) 視聴覚

視覚 動 画 と 対 乳 児 音声,動画のみ 側頭 +− 37 Grossmann 2010 Frontiers in Human

Neuroscience 20 (5) 視覚聴覚 人の顔と声 前頭 +

38 Honda 2010 Brain Research 13 (7-8) 視覚 通常の顔とスクラ

ンブルした顔 側頭 + + + 39 Ichikawa 2010 Neuroscience Letters 13 (7 -8) 視覚 顔上の光マーカー の動き 側頭 + = = 40 Nakato 2011 NeuroImage 12 (6-7) 視覚 喜びと怒りの顔写 真 側頭 + + + 41 Homae 2011 Frontiers in Psychology 21 (3) 聴覚 日本語の文 全頭 + +

42 Nakato 2011 Early Human

Development 15 (7 -8) 視覚 母親と非母親の顔 写真 側頭 + + = 43 Taga 2011 Mathematical, Physical, And Engineering Sciences 18 (3) 聴覚 ランダムに継続す る純音 全頭 + ― 44 Wagner 2011 Frontiers in Psychology 13 (7 -9) 聴覚 音節パターンを統 制した新奇語 側頭 + + 45 Kobayashi 2012 J. of Experimental Child Psychology 24 (7 -8) 視覚 アルチンボルドの 絵画 側頭 + = = 46 Naoi 2012 NeuroImage 48 (4-6, 7-9, 1 0 -13) 聴覚 母親の対乳児音声 と対成人音声 側頭前頭 ++ =+ 47 Watanabe 2012 Developmental Psychobiology 35 (6) 視覚 高輝度の無地の画面 全頭 + +

MEDLINEに収録された論文の内,英語で発表された論文のみ。Lloyd-Fox et al. (2010) 一部改

編と著者による資料追加。

**+ : 増加,− : 減少,= : 有意な変化なし,空欄 : 分析なし。

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al., 2010)や,視覚刺激を提示しているが側頭部のみを計測している研究(e.g., Kobayashi et al., 2012 ; Lloyd-Fox et al., 2009)もある。装着位置の選択はその研究の目的によって違い,たとえば,

Minagawa et al.(2009)は提示している刺激は視覚刺激であるが,後頭部の視覚野の反応は測定 せず,前頭部の眼窩前頭皮質(OFC)に相当する部位の賦活を観察しており,先行研究の fMRI を用いた研究で確認されている,愛着と関連のある眼窩部の関与との関連を示唆している。また, 人の顔認知について研究するために視覚刺激を用いているが,NIRS 信号については側頭部のみ を計測している研究もある。たとえば,Ichikawa et al.(2010)は 7∼8 か月児の大脳皮質における, 人の顔の動きに対する側頭部の上側頭溝(STS)に該当する部位の賦活を認めた。また,乳児期 図 1 研究対象の乳児の月齢と実験で用いた感覚刺激    注 : 1 件の研究で複数の月齢を対象としている場合は,重複してカウント。 図 2 各研究における測定部位

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初期の大脳は,成人の脳と違って機能局在が未分化であり,視覚刺激や聴覚刺激に対して視覚野 や聴覚野での反応のみならず,他の部位でも連動して反応が起こる可能性もあるために他の部位 も測定するとしている研究もある。Homae et al.(2011)や Taga et al.(2011)は,乳児の頭部全 体を覆うようにプローブが配置されたホルダーを用い,聴覚刺激に対して,全頭が時間差で順次 反応を起こしている位相を確認した。 分析においては,大部分の研究において,酸化ヘモグロビンの測定値を分析しており,それに 基づく結果をもとに乳児の脳反応を考察している。研究によっては総ヘモグロビンや還元ヘモグ ロビンのみ,あるいは,酸化ヘモグロビンと合わせて分析を行っているものもある。各研究の結 果において,総ヘモグロビンは酸化ヘモグロビンと同様の傾向を示し,還元ヘモグロビンは酸化 ヘモグロビンと違う反応を示していることが多いが,被験者による個人差もある。NIRS の測定 値の分析と解釈についてはもっと多くの研究の蓄積から検討を重ね,ある程度のスタンダードな 方法を確立していかなければ,他の研究から得られた知見との比較研究をすることが難しい。分 析・解釈法はさらに解明をしていく必要がある。

4. 今 後 の 課 題

本研究では,乳児を対象として NIRS を用いた初めての脳機能計測による研究について概観し た。乳児の脳機能計測の研究は成人を対象とした研究よりかなり少なく,まだ研究手法も確立し ていないと言える。ここで,いくつかの課題をあげる。 まず,乳児を対象とすることから実験をする上で様々な制約があることがあげられよう。 NIRSは前述のとおり,非侵襲的かつ非拘束的な測定方法とされているが,測定のためには頭部 にプローブを装着しなければならず,計測中の移動は NIRS の測定機器に接続している光ファイ バーの届く範囲での行動に限定される。また,体動や発声に伴う頭部や顔面の動きがアーチファ クト(ノイズ)となって計測に影響を与えるため,乳児が大きく動いたり,大きく開口して泣い たり笑ったりすると,データを取ることができない。さらに,プローブホルダーを頭部へ装着す ることを嫌がる乳児も多く,自ら帽子を脱ぐことが可能な月齢では自分ではずしてしまうことも ある。また,装着できたとしても計測が長時間に及ぶと飽きたり機嫌が悪くなったりするため, 短時間で実験を終了しなければならない。そのため,乳児を対象とした研究では計測に失敗する 例が多い。本研究で資料とした論文に言及された失敗率を平均すると,最終的に有効なデータを 得られたのは被験者のうち約 55% であった。そのため,実験を実施する際には,必要な被験者 数の 2 倍程度の被験者をリクルートする方が望ましいと考えられる。 また,頭髪が測定の失敗の要因となることがある。NIRS は頭皮上に照射─検出プローブを装 着して NIRS 信号を測定するが,プローブと頭皮の間に頭髪が入り込むと NIRS 信号を正確に測 定できない。そのため,例えば NIRS 装置の一つである ETG4000(日立メディコ社製)の成人

(9)

用のプローブの先端部は髪の毛をかき分けてピンポイントで頭皮に接触するように細く作られて おり,また,バネがついていることによってプローブの長さが調整され,頭部の形状に応じて頭 皮にフィットするような仕組みになっている。しかし,乳児用のプローブは接触部の圧痛を抑え るために,プローブの先端をクッション性のあるシリコンなどの材質のリングで包み込むような 形状をしており,髪の毛をかき分けて頭皮に接するように装着することは難しい。乳児の頭髪は 成人と比較すると薄く,比較的測定に影響が少ないとされているが,それでも毛髪の量には個人 差があり,また,月齢とともに濃くなるので,乳児によっては NIRS 信号を検出できない場合が ある(Watanabe et al., 2012)。また,乳児の頭髪が濃い暗色の場合,その測定値は使えないので はないかとする意見もある(Lloyd-Fox et al., 2010)。

このように,現在は方法論上の課題や測定値の分析・解釈の課題はあるが,乳児を対象とする NIRSによる脳機能計測は,小児科の臨床分野に貢献するだけではなく,社会認知や言語獲得な どの乳児の認知発達研究に大きな可能性をもたらすものであり,今後,様々な研究の蓄積によっ て多くの知見が得られていくことが期待される。

謝     辞

本研究は,日本学術振興会科学研究費(課題番号 24530831 研究代表者 庭野賀津子)の助 成を受けた研究の一部として実施された。 引 用 文 献

Baird, A.A., Kagan, J., Gaudette, T., Walz, K.A., Hershlag, N., Boas, D.A., 2002. Frontal lobe activation during object permanence : data from near-infrared spectroscopy. NeuroImage. 16, 1120-1126.

Bartocci, M.,Winberg, J., Ruggiero, J., Carmelina, B., Lena, L., Serra, G., Lagercrantz, H., 2000. Activa-tion of olfactory cortex in newborn infants after odor stimula2000. Activa-tion : afunc2000. Activa-tional near-infrared

spec-troscopy study. Pediatric Research. 48, 18-23.

Blasi, A., Fox, S., Everdell, N., Volein, A., Tucker, L., Csibra, G., Gibson, A., Hebden, J.C., Johnson, M.H., Elwell, C.E., 2007. Investigation of depth dependent changes in cerebral haemodynamics during face perception in infants. Physics in Medicine and Biology. 52, 6849-6864.

Bortfeld, H., Fava, E., Boas, D., 2009. Identifying cortical lateralization of speech processing in infants using near-infrared spectroscopy. Developmental Neuropsychology. 34, 52-65.

Bortfeld, H., Wruck, E., Boas, D., 2007. Assessing infants’ cortical response to speech using near-

infra-red spectroscopy. NeuroImage. 34, 407-415.

Carlsson, J., Lagercrantz, H., Olson, L., Printz, G., Bartocci, M., 2008. Activation of the right fronto-

tem-poral cortex during maternal facial recognition in young infants. Acta Paediatrica. 97, 1221-1225.

Csibra, G., Henty, J., Volein, A., Elwell, C., Tucker, L., Meek, J., Johnson, M.H., 2004. Near infrared spec-troscopy reveals neural activation during face perception in infants and adults. Journal of Pediatrics Neurology. 2, 85-89.

(10)

福田正人,2009.精神疾患における NIRS の意義.福田正人監修,精神疾患と NIRS ─ 光トポグラフィー

検査による脳機能イメージング.中山書店,40-51.

Gervain, J., Macagno, F., Cogoi, S., Pena, M., Mehler, J., 2008. The neonate brain detects speech structure. PNAS. 105, 14222-14227.

Greisen, G., Leung, T., Wolf, M., 2011. Has the time come to use near-infrared spectroscopy as a routine

clinical tool in preterm infants undergoing intensive care ? Philosophical transactions. Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences. 369 (1955), 4440-4451.

Grossmann, T., Parise, E., Friederici, A., 2010. The detection of communicative signals directed at the self in infant prefrontal cortex. Frontiers in Human Neuroscience. 4(201), 1-2.

Grossmann, T., Johnson, M.H., Lloyd-Fox, S., Blasi, A., Deligianni, F., Elwell, C., Csibra,G., 2008. Early

cortical specialization for face-to-face communication in human infants. Proceeding of the Royal

So-ciety B. 275, 2803-2811.

Homae, F.,Watanabe, H., Nakano, T., Asakawa, K., Taga, G., 2006. The right hemisphere of sleeping infant perceives sentential prosody. Neuroscience Research. 56, 776-780.

Homae, F., Watanabe, H., Nakano, T., Taga, G., 2007. Prosodic processing in the developing brain. Neuro-science Research. 59, 29-39.

Homae, F., Watanabe, H., Nakano T., Taga, T., 2011. Large-scale brain networks underlying language

ac-quisition in early infancy. Frontiers in Psychology. 2(93), 1-14.

Honda, Y., Nakato, E., Otsuka, Y., Kanazawa, S., Kojima, S., Yamaguchi, M., Kakigi, R., 2010. How do in-fants perceive scrambled face ? : A near-infrared spectroscopic study. Brain Research. 1308, 137

-146.

Hoshi, Y., Kohri, S., Matsumoto, Y., Kazutoshi, C., Matsuda, T., Okajima, S., Fujimoto, S., 2000. Haemo-dynamic responses to photic stimulation in neonates. Pediatrics Neurology. 23, 323-327.

Ichikawa, H., Kanazawa, S., Yamaguchi, M., Kakigi, R., 2010. Infant brain activity while viewing facial movement of point-light displays as measured by near-infrared spectroscopy

(NIRS). Neurosci-ence Letters. 482(2), 90-4.

Karen, T., Morren, G., Haensse, D., Bauschatz, A.S., Bucher, H.U., Wolf, M., 2008. Hemodynamic re-sponse to visual stimulation in newborn infants using functional near-infrared

spectroscopy. Hu-man Brain Mapping. 29, 453-460.

Kobayashi, M., Otsuka, Y., Nakato, E., Kanazawa, S., Yamaguchi, M., Kakigi, R., 2012. Do infants recog-nize the Arcimboldo images as faces ? Behavioral and near-infrared spectroscopic study. Journal

of Experimental Child Psychology. 111(1), 22-36.

Kotilahti, K., Nissaila, I., Huotilainen, M., Makela, R., Gavrielides, N., Noponen, T., Bjorkman, P., Fellman, V., Katila, T., 2005. Bilateral hemodynamic responses to auditory stimulation in newborn infants.  Neuroreport. 16, 1373-1377.

Kusaka, T., Kawada, K., Okubo, K., Nagano, K., Namba, M., Okada, H., Imai, T., Isobe, K., Itoh, S., 2004.  Noninvasive optical imaging in the visual cortex in young infants. Human Brain Mapping. 22, 122

-132.

Lloyd-Fox, S., Blasi, A., Volein, A., Everdell, N., Elwell, C., Johnson, M.H., 2009. Social perception in

in-fancy : a near infrared spectroscopy study. Child Development. 80, 986-999.

Lloyd-Fox, S., Blasi, A. Elwell, C., 2010. Illuminating the developing brain : The past, present and future

of functional near infrared spectroscopy. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 34(3), 269

-284.

牧  敦,2006. 光トポグラフィの点と線 ─ 脳,そして人間科学へ ─.日立評論.88(5), 440-441.

Meek, J., Firbank, M., Elwell, C., Atkinson, J., Braddick, O., Wyatt, J., 1998. Regional haemodynamic re-sponses to visual stimulation in awake infants. Pediatrics Research. 43, 840-843.

(11)

Minagawa-Kawai, Y., Matsuoka, S., Dan, I., Naoi, N., Nakamura, K., Kojima, S., 2009. Prefrontal

activa-tion associated with social attachment : facial-emotion recognition in mothers and

infants. Cere-bral Cortex. 19, 284-292.

Minagawa-Kawai, Y., Mori, K., Naoi, N., Kojima, S., 2007. Neural attunement processes in infants during

the acquisition of a language-specific phonemic contrast. Journal of Neuroscience. 27, 315-321.

Nakano, T., Watanabe, H., Homae, F., Taga, G., 2009. Prefrontal cortical involvement in young infants’ analysis of novelty. Cerebral Cortex. 19, 455-463.

Nakato, Y., Otsuka, S., Kanazawa, S., Yamaguchi, Y., Honda, Y., Kakigi, R., 2011. I know this face : Neu-ral activity during mother' face perception in 7- to 8-month-old infants as investigated by near-

in-frared spectroscopy. Early Human Development. 87(1), 1-7

Nakato, E., Otsuka, Y., Kanazawa, S., Yamaguchi, M., Kakigi, R. 2011. Distinct differences in the pattern of hemodynamic response to happy and angry facial expressions in infants ? A near-infrared

spec-troscopic study. NeuroImage. 54(2), 1600-1606.

Nakato, E., Otsuka, Y., Kanazawa, S., Yamaguchi, M., Watanabe, S., Kakigi, R., 2009. When do infants dif-ferentiate profile face from frontal face ? A near-infrared spectroscopic study. Human Brain

Mapping. 30, 462-472.

Naoi, N., Minagawa-Kawai, Y., Kobayashi, A., Takeuchi, K., Nakamura, K., Yamamoto, J., Kojima, S., 2012. 

Cerebral responses to infant-directed speech and the effect of talker familiarity. NeuroImage. 59,

1735-1744.

Otsuka, Y., Nakato, E., Kanazawa, S., Yamaguchi, M., Watanabe, S., Kakigi, R., 2007. Neural activation to upright and inverted aces in infants measured by near infrared spectroscopy. NeuroImage. 34, 399

-406.

PubMed http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed (2012/11/14 最終アクセス)

Pena, M., Maki, A., Kovacic, D., Dehaene-Lambertz, G., Koizumi, H., Bouquet, F., Mehler, J., 2003. 

Sounds and silence : an optical topography study of language recognition at birth. PNAS. 100, 11702-11705.

Saito, Y., Aoyama, S., Kondo, T., Fukumoto, R., Konishi, N., Nakamura, K., Kobayashi, M., Toshima, T., 2007a. Frontal cerebral blood flow change associated with infant-directed speech. Archives of

Disease in Childood. 92, F113-F116.

Saito, Y., Kondo, T., Aoyama, S., Fukumoto, R., Konishi, N., Nakamura, K., Kobayashi, M., Toshima, T., 2007b. The function of the frontal lobe in neonates for response to a prosodic voice. Early Hu-man Development. 83, 225-230.

Sakatani, K., Chen, S., Lichty, W., Zuo, H., Wang, Y., 1999. Cerebral blood oxygenation changes induced by auditory stimulation in newborn infants measured by near infrared spectroscopy. Early Human Development. 55, 229-236.

Shimada, S., Hiraki, K., 2006. Infant’s brain responses to live and televised action. NeuroImage. 32, 930-939.

Taga, G., Asakawa, K., 2007a. Selectivity and localization of cortical response to auditory and visual stim-ulation in awake infants aged 2 to 4 months. NeuroImage. 36, 1246-1252.

Taga, G., Asakawa, K., Hirasawa, K., Konishi, Y., 2003. Haemodynamic responses to visual stimulation in occipital and frontal cortex of newborn infants : a near infrared optical topography study. Early Human Development. 75, S203-S210.

Taga, G., Asakawa, K., Maki, A., Konishi, Y., Koizumi, H., 2003. Optical imaging in awake infants by near

-infrared optical topography. PNAS. 100, 10722-10727.

Taga, G., Homae, F., Watanabe, H., 2007b. Effects of source-detector distance of near infrared

spectros-copy on the measurement of the cortical hemodynamic response in infants. NeuroImage. 38, 452

(12)

Taga, G., Watanabe, H., Homae, F. 2011. Neural processing of repetition and non-repetition grammars in

7- and 9-month-old infants. Frontiers in Psychology. 2(168), 1-8.

田村守,2002.光を用いた脳機能イメージング(1).臨床脳波.44, 389-397.

Wagner,J., Fox, S., Tager-Flusberg, H. Nelson, T. 2011. Neural processing of repetition and non-repetition

grammars in 7- and 9-month-old infants. Frontiers in Psychology. 2(168), 1-8.

Watanabe, H., Homae, F., Nakano, T., Taga, G., 2008. Functional activation in diverse regions of the devel-oping brain of human infants. NeuroImage. 43, 346-357.

Watanabe, H., Homae, F., Taga, G., 2012. Activation and deactivation in response to visual stimulation in the occipital cortex of 6-month-old human infants. Developmental Psychobiology. 54(1), 1-15.

Wilcox, T., Bortfeld, H., Woods, R., Wriuck, E., Boas, D.A., 2005. Using near-infrared spectroscopy to

as-sess neural activation during object processing in infants. Journal of Biomedical Optics. 10, 1010

-1019.

Wilcox, T., Bortfeld, H., Woods, R., Wruck, E., Armstrong, J., Boas, D.A., 2009. Haemodynamic changes in the infant cortex during the processing of featural and spatiotemporal information. Neuropsy-chology. 47, 657-662.

Wilcox, T., Bortfeld, H., Woods, R., Wruck, E., Boas, D.A., 2008. Haemodynamic response to featural changes in the occipital and inferior temporal cortex in infants : a preliminary methodological exploration. Developmental Science. 11, 361-370.

Zaramella, P., Freato, F., Amigoni, A., Salvadori, S., Marangoni, P., Suppjei, A., Schiavo, B., Chiandetti, L., 2001. Brain auditory activation measured by near-infrared spectroscopy (NIRS) in neonates. 

表 1. NIRS による健常乳児を対象とした実験研究の文献一覧 * 第一著者 発行年 掲載誌 (月齢)乳児数 刺激の感覚種 ターゲット刺激 計測領域
表 1. NIRS による健常乳児を対象とした実験研究の文献一覧(つづき)

参照

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