北海道大学大学院 保健科学研究院 健康科学分野 脳機能計測学研究室

研究内容

イメージ 脳機能計測学研究室は、主に脳磁計(MEG: Magnetoencephalography)という装置を使って脳の機能を計測する研究を行っています。

脳磁計は脳内の神経活動に伴って自然に生じる磁場を計測する装置です。脳のどこが活動し、その活動がどのように時間変化するかを知ることができます。放射線などと違って人体に全く害を与えないのが大きな特徴です。言語や音楽などを知覚する脳活動はヒトに特有で、動物実験ができません。脳磁計は人体に害を与えないため、安心してヒトを対象とした研究をすることができます。しかし一方、脳から出る磁場は、地磁気(方位磁石を振らせる地球の磁場)の1億分の1の強さしかないので、周辺の磁場を遮蔽する特殊な部屋の中で計測します。計測装置自体も液体ヘリウムを使う大掛かりな機器です。
研究室としては、記憶、コミュニケーション、音楽認知などが主なテーマです。このほか、北海道大学内に加えて、フィンランドのアアルト大学、神奈川大学、群馬大学など国内外の多くの研究機関と共同研究を行ってきました。感情やストレス、衝動性、時間知覚など、身近で健康にも密接にかかわるさまざまなテーマに取り組んでいます。以下にこれまでの研究の例を挙げます。

Koichi Yokosawa, Advanced Biomedical Engineering, Vol. 9, pp. 217–224 (2020) doi:10.14326/abe.9.217
Koichi Yokosawa, et al., Neurosci Res, Vol. 150, pp. 44–50 (2020) doi: 10.1016/j.neures.2019.02.002
Koichi Yokosawa, et al., Plos one, Vol. 8, No. 11: e80284. (2013) doi:10.1371/journal.pone.0080284

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記憶

記憶対象を順番に呈示すると、最初や最後のものはよく覚えていますが、真ん中のものは覚えにくいことが知られています(初頭性効果・新近性効果)。7つの矢印(上下左右)を順番に見せ、その後に出てくる数字の順番の矢印方向(2なら2番目の矢印の方向)を思い出して回答する実験を行いました。実験中の脳律動(リズムを持つ脳磁場)を計測して、脳の活動部位やその大きさを解析することで、記憶成績と脳機能の関係が明らかになります。加齢によって記憶は衰えますが、一般に新近性効果に比べて初頭性効果のほうが加齢の影響が顕著であると言われています。高齢化社会に向けて、加齢に伴う記憶メカニズムの変化も研究中です。

Koichi Yokosawa, et al., Plos one, Vol. 15, No. 9: e0239577 (2020) doi: 10.1371/journal.pone.0239577
Ryoken Takase, et al., Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc., pp. 1713–1716 (2019) doi: 10.1109/EMBC.2019.8856816

音楽知覚

音楽も言語も物理的には空気の振動です。これが聴覚器を介して脳に伝えられることで初めて音楽になります。音楽は世界共通言語であり、音楽を使うことで、即興による創造性やコミュニケーションが研究できます。一方で音楽にも文化差があり、幼少期から慣れ親しんだ旋律とそうではない旋律では脳の応答が違います。母国語と第2言語の関係にも似ています。空気の振動を音楽として知覚する仕組みだけでなく、創造性や文化の研究にもつながります。

Rie Matsunaga, et al., Music Perception, Vol. 37, pp. 225-239 (2020) doi: 10.1525/MP.2020.37.3.225
Jared Boasen, et al., Frontiers in Human Neuroscience, Vol. 12, Article 156 (2018) doi: 10.3389/fnhum.2018.00156
Rie Matsunaga, et al., Neuropsychologia, Vol. 51, pp. 1-10 (2014) doi: 10.1016/j.neuropsychologia.2013.12.014

コミュニケーション

コミュニケーションは社会生活の基本です。コミュニケーション中には、相手の話や表情を理解し、予測し、反応する、というプロセスが絶え間なく繰り返されています。それが脳内でどのように起こっているかを知るためには、少なくとも2人の脳活動を同時に記録しなければなりません。そこで脳磁計を2台、光ファイバーで直接接続し、2人が向かい合って対話できるようにしました。この研究は自閉症などのコミュニケーション障害を理解するだけでなく、社会現象を脳機能の観点からとらえる研究の一環に位置付けられます。

Kazuyoshi Takano, et al., Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc., pp. 2893-2896 (2020) doi: 10.1109/EMBC44109.2020.9176538

論文/学会/著書・総説

研究室メンバー

教授 横澤 宏一

2021年度

  • 学術研究員 渡辺 隼人
  • 学術研究員 下條 暁司
  • 博士課程(D2)高瀬 峻研(休学中)
  • 博士課程(D2)大西 颯
  • 修士課程(M2)穴田 理紗
  • 修士課程(M1)米田 菜乃
  • 修士課程(M1)韓   宇
  • 修士課程(M1)大西 祥貴
  • 卒業研究生(B4)菅本 天
  • 卒業研究生(B4)高橋 あかり
  • 卒業研究生(B4)野村 真友子
  • 卒業研究生(B4)米山 鈴乃

 

  • 共同研究学生(明治大学)金 柱亨
  • 共同研究学生(看護学専攻)永井 花奈
  • 海外客員研究員(HEC Montreal, Canada)
  •         Jared Boasen
  • 客員研究員(北海道大学名誉教授)栗城眞也
  • 客員研究員(明治大学教授)小野弓絵
  • 客員研究員(神奈川大学准教授)松永理恵

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