脳科学：task-fMRI手法への疑念

“脳科学者”というのがテレビにごく普通にでるようになり 、
文科省のライフセンス科で研究指針が昨年公表されるほど認知されてしまった
（実は中身は認知症や統合失調症などへの創薬プロジェクトで 、一般的な人間の脳とこころ・行動の学問ではない、人間科学的には狭小なプロジェクトへのネーミングに脳科学をつかうところの浅はかさ）
https://www.lifescience.mext.go.jp/files/pdf/n2203_03.pdf


懐疑的にならざるえない分野がある、そかもこの分野が今まで科学性の証明のように用いられてきた手法 であるtask-fMRI手法への疑念が報告されたらしい

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2020年06月08日 07時00分サイエンス
脳活動をfMRIによって測定する従来の方法に問題があるとの指摘
https://gigazine.net/news/20200608-brain-activity-unuseful/



ハリリ氏は「fMRIで人間の脳をスキャンすることで、例えば名前を覚えたり数を数えたりするときに、脳のどの部分がより活発に動いているかを正確に知ることができます」と述べています。しかし、人の脳活動パターンは常に同じではなく、測定されるたびに測定値が変化していることから、活動パターンを正確に捉えられていない可能性がある



What Is the Test-Retest Reliability of Common Task-Functional MRI Measures? New Empirical Evidence and a Meta-Analysis
Show all authors
Maxwell L. Elliott, et al.
https://doi.org/10.1177/0956797620916786
https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0956797620916786

疾患リスクの脳内バイオマーカーを同定することは、神経科学の分野でますます優先度が高まっている。有意義なバイオマーカーを同定する能力は測定の信頼性によって制限されており、信頼性の低い測定値は臨床転帰の予測には不向きである。
タスク機能MRI（fMRI）を用いた脳活動の測定はバイオマーカー開発の主要な焦点となっているが、タスクfMRIの信頼性は体系的に評価されていない。 

本研究では、タスクfMRIの信頼性の低さを示すエビデンスを提示する。

第一に，90の実験（N = 1,008）のメタアナリシスにより，全体的な信頼性の低さが明らかになった（平均クラス内相関係数（ICC） = 0.397）．
第二に、Human Connectome Project（N = 45）とDunedin Study（N = 20）で収集した11の一般的なfMRI課題のうち、前もって関心のある領域における活動のテスト-テスト信頼度は低い（ICC = .067-.485）ことがわかった。 

 これらの知見をまとめると，普通に使われている task-fMRI測定は，現在のところ脳のバイオマーカー探索や個人差研究には適していないことが明らかになった。このような状況がどのようにして生じたのかを検討し、タスク-fMRIの信頼性を向上させるための道筋を明らかにした。

www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。

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こういう報道があったんだ！

Apple Watchの心電図機能、まもなく日本でも利用可能に？
アップルが医療機器外国製造業として認定
ブラジルと同時かも
https://japanese.engadget.com/applewatch-ecg-081035190.html

疼痛客観的評価へ fMRIを用いた脳の反応パターン

疼痛の分類

「身体的疼痛 physica pain」
「精神的疼痛 psychological pain」
「社会的疼痛 social pain」
「スピリチュアルペイン spiritual pain」

疼痛、特に身体的に関する客観的評価は、メンタルヘルスと関連し困難
神経整理学的プロセスに関する情報も少なく、疼痛アセスメントは生物学的・行動的・自己報告に頼っているのが現状。

fMRIにより疼痛の客観的評価可能か・・・

fMRIにより有害性熱疼痛のパターンは明らかであった。

An fMRI-Based Neurologic Signature of Physical Pain
Tor D. Wager, et. al.
N Engl J Med 2013; 368:1388-1397April 11, 2013

114名を含む４つの研究で、fMRIベース測定で、個別レベル疼痛強度予測

study 1:：熱誘起疼痛の脳領域横断的なfMRI活動性パターン(neurologic signature)
視床、島皮質前部・後部、二次体性感覚皮質、前帯状皮質、 PAG; 中脳水道周囲灰白質、ほかの領域を含む。

neurogenic signatureでは、有痛性熱刺激と、非疼痛性熱刺激や 疼痛予期、疼痛回想との判別性に関して、感度・特異度９４％(95% 信頼区間[CI], 89-98)

study 2：新しいサンプルで、疼痛と温感覚のsignatureの感度・特異性検査

有痛性熱刺激と非有痛性熱刺激のsignature判別に関して、感度・特異度９３％(95% CI, 84-100) 

study 3：身体疼痛と同領域の活動性更新させる、social painと関連する特異性評価

身体的疼痛と 社会的疼痛の判別性感度 85%(95% CI, 76-94)、特異度 73% (95%CI, 61-84)で、これは、より疼痛状況の強い状況での無理強い選択検査であった。

study 4：鎮痛剤レミフェンタニルでの反応性評価

signature反応の強度はレミフェンタニル投与後減少。

新たな学習能力評価は優秀：“セサミストリート”のようなビデオで脳の局所活動性評価

　試験というのも必ずその目的があるはず、特に、入園・入学試験では“入園・入学後の効果的学習教育付与評価”のため、入社試験では“入社後その組織に維持発展に効果的な人材確保”のため、業務資格試験は“その資格による業務資質・能力があるかどうか確認”のためなはず。ところが、現行の、幼稚園や学校の入園・入学試験の内容は、果たしてその目的通りになってるか？

　そのエビデンスは存在しないと論文冒頭。

　現行の入園・入学試験では、現実の学校生活の能力と一致してない 。

　新たな方法の試みは“セサミストリート”のような学習的ビデオを見せて、ｆMRIでその脳の活動性をみる試み。

　結果としては、予測可能性が示された。

こどもが現実の学校教育で観察されるリアルワード思考プロセスを評価することは現在でも難しい。こどもの神経プロセスを推量するための何を知ってるかで推定されていた。このようなやりかたではリアルワールドの思考能力を明らかに出来ない。
セサミストローとのビデオ視聴にてfMRI評価。
子供と成人とのneural timeseries間のwhole-brain個体差相関で“neural maturity"(知的能力)のマップを形成する。
基礎的数値認識領域として知られるintraparietal sulcus (IPS)のNeural maturityが算数能力を予測するものであった。
一方、Broca野のneural maturityは、子供の言語能力と相関していて、これは以前の言語研究と一致した治験であった。

リアルワールドの情報刺激によりコンテンツ特異的認知能力を予測可能であった。


これらの方法は、より生態学的自然なパラダイムであり、"neural maturity"の新しい測定法と共に、リアルワールドな数学脳内能力発達研究の新しい方法となるだろう。

Neural Activity during Natural Viewing of Sesame Street Statistically Predicts Test Scores in Early Childhood.
Cantlon JF, Li R (2013)
PLoS Biol 11(1): e1001462. doi:10.1371/journal.pbio.1001462


一流幼稚園などでは、そのうち、ワンパターンのトレーニング効果が現れやすいペーパー試験が無くなり 、ｆMRIを利用した脳検査が行われる？