OPM-MEGとfNIRSイメージングを統合したタスク誘発神経血管カップリングの評価

科学分野:

• 神経科学
• 生体医工学
• 医用画像処理

背景:

• 神経血管カップリング（NVC）は、脳機能および機能的磁気共鳴画像法（fMRI）にとって重要である。
• NVCを完全に特徴付けるためには、血行動態および神経活動の同時測定が必要である。
• 既存の方法には、時間分解能または侵襲性において限界がある可能性がある。

研究 の 目的:

• 血行動態応答および神経応答の同時非侵襲測定のための複合システムの開発と検証。
• この新しいセットアップを用いて、運動課題中のNVCの特性評価。
• 様々な集団におけるNVC研究のためのフレームワークの提供。

主な方法:

• インハウスの機能的近赤外分光法（fNIRS）システムと、光ポンピング磁力計ベースの脳磁図法（OPM-MEG）を組み合わせた。
• 正確なセンサー配置のために、個々のMRIに基づいたカスタム3Dプリントヘルメットを使用した。
• 参加者は、自己ペースの運動課題（ボール絞り、指対立）を行った。

主要な成果:

• fNIRSにより、期待される血行動態の変化（オキシヘモグロビンおよびデオキシヘモグロビン）が観察された。
• OPM-MEGにより、堅牢なベータ帯の脱同期および運動後の同期が検出された。
• 神経応答と血行動態応答の間には典型的な4〜7秒のラグが見られ、指対立課題ではアルファ帯でより強い相関が見られた。

結論:

• 複合OPM-MEGおよびfNIRSシステムは、NVCの同時非侵襲評価を可能にする。
• 本研究は、健常者および臨床設定におけるNVC研究のための検証済みフレームワークを提供する。
• 結果は、運動制御中の神経血管相互作用の時間的ダイナミクスに関する洞察を提供する。