ご挨拶
On March 20th, Dr. Takamitsu Iwata’s paper was published in the Annals of Clinical and Translational Neurology.
The paper is titled: “Abnormal Synchronization Between Cortical Delta Powerand Ripples in Hippocampal Sclerosis”.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/acn3.70032
Synchronization Between Hippocampal and Cortical Activity Enables Detection of Hippocampal Sclerosis
Epilepsy is a neurological disorder caused by abnormal electrical activity in the brain, leading to seizures and cognitive impairment. Electroencephalography (EEG) is essential for diagnosing epilepsy, and among EEG signals, high-frequency oscillations (HFOs) are key indicators for identifying epileptic foci. In the hippocampus of epilepsy patients, two types of HFOs are observed: pathological epileptic ripples and physiological sharp-wave ripples, which play a crucial role in memory consolidation. However, distinguishing between these two types of HFOs has been a significant challenge due to their similar waveforms.
In a previous study, Takamitsu Iwata and colleagues demonstrated that physiological sharp-wave ripples in the hippocampus fluctuate significantly according to sleep-wake rhythms and strongly synchronize with cortical delta-band (0.5–4 Hz) activity.
Building on this finding, the research team investigated the relationship between hippocampal ripples and cortical delta waves in epilepsy patients with hippocampal sclerosis (HS). HS is a condition characterized by neuronal degeneration in the hippocampus, leading to epilepsy that is often resistant to medication.
The team analyzed data from 16 patients with implanted intracranial electrodes, examining the synchronization between hippocampal ripples and delta waves. Their results revealed that in patients with hippocampal sclerosis, hippocampal ripples exhibited significantly lower synchronization with delta waves compared to those with lower epileptogenicity.
This study suggests that the “synchronization between hippocampal ripples and cortical delta waves” could serve as a novel biomarker for estimating hippocampal epileptogenicity and identifying hippocampal sclerosis. Using this approach, hippocampal sclerosis could be detected with high accuracy (94.1%) from EEG data, even before hippocampal resection.
Hippocampal sharp-wave ripples play an important role in organizing and consolidating memories. A decrease in sharp-wave ripples or an increase in epileptic ripples may lead to memory impairment. Previous research has reported frequent memory deficits in epilepsy patients, and this study provides new insights into the mechanisms underlying memory dysfunction in epilepsy.
This discovery has the potential to improve the accuracy of epilepsy diagnosis and enable more precise treatment planning. Further investigation into the relationship between hippocampal ripples and cortical delta waves could also contribute to the development of novel treatments for memory disorders.
Beyond epilepsy, this study is expected to have a significant impact on research into memory and cognitive function.
Fig. 1.
(A) An image showing preoperative magnetic resonance imaging (MRI) and postimplantation computed tomography (CT) data illustrating the electrode placement within the hippocampus. (B) Hippocampal LFPs are the bipolar potential recorded from A1–A2 (top) processed using a bandpass filter with a range of 70 to 180 Hz (bottom). The blue shaded area indicates the detected ripples. (C) Magnified views of three representative ripples.
Fig. 2.
The lines show the mean and 95% confidence intervals of the Z-scored ripple event rate (red) and delta power (blue) over 24 h for patients in the NE group (left) and EP group (right).
3月20日 岩田貴光先生の論文が「Annals of Clinical and Translational Neurology」にて掲載されました。
論文タイトル「Abnormal Synchronization Between Cortical Delta Powerand Ripples in Hippocampal Sclerosis」
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/acn3.70032
海馬と大脳皮質の活動の同期性から海馬硬化症が検出できることを発見
てんかんは、脳の異常な電気活動によって生じる神経疾患で、痙攣発作や認知機能の低下を引き起こすことがあります。てんかんの診断に脳波検査は必要不可欠ですが、脳波の中でも特に「高周波振動（HFO）」と呼ばれる脳活動は、てんかんの発生源を特定するための重要な手がかりとされています。てんかん患者さんの海馬には病的なHFO（てんかん性Ripple）と生理的で記憶の定着を担うHFO（Sharp-wave Ripple）の2種類が見られますが、これらは波形がよく似ており両者を区別するのは非常に難しい課題でした。
岩田貴光らは、以前に海馬の脳波を長時間に渡って観測することで、生理的な海馬のSharp-wave Rippleが睡眠覚醒リズムによって大きく変動し、その変動は皮質のデルタ帯域（0.5〜4Hz）の活動と強く同期することを示しました。
そこでこの研究チームは海馬硬化症によるてんかん患者さんの「海馬のRipple」と「大脳皮質のデルタ波」との関係に着目しました。海馬硬化症は海馬の神経細胞が変性することでてんかんを発症し、薬剤だけではてんかんをコントロールすることが難しくなることの多い病気です。
この研究チームは、脳に電極を埋め込んだ16人の患者のデータを解析し、海馬のRippleとデルタ波の同期性を調べました。その結果、海馬硬化症の患者さんの海馬のRippleは、てんかん原性の低い患者さんの海馬に比べてデルタ波との同期が著しく低いことが判明しました。
この研究により、「海馬Rippleと大脳皮質のデルタ波の同期度」が、海馬のてんかん原性を推定し海馬硬化症を見分ける新たな指標になる可能性が示されました。この方法を用いることで、患者の脳波データから高い精度（94.1%）で海馬硬化症を識別できることが確認されました。これは海馬を切除する前であっても海馬の活動の特徴から高い精度で病理診断が推定できたことになります。
海馬のSharp-wave Rippleは、記憶の整理や定着に重要な役割を果たしています。Sharp-wave Rippleが減少したり、てんかん性Rippleが増加したりすると、記憶力が低下する可能性があります。これまでの研究でも、てんかんでは記憶障害がよく見られることが報告されており、今回の研究結果によって、てんかんの患者さんの記憶障害の発症メカニズムを解明することが期待されます。
この発見により、てんかんの診断精度が向上し、より正確な治療計画を立てることができる可能性があります。また、海馬Rippleとデルタ波の関係をさらに詳しく調べることで、記憶障害の新たな治療法開発にもつながる可能性があります。
この研究は、てんかんだけでなく、記憶や認知機能の研究にも大きな影響を与えることが期待されています！
図1
(A) 手術前のMRIと電極留置後のCTデータを示した画像で、海馬内の電極の位置を示している。(B) 海馬電極（A1–A2）間で記録されたバイポーラ電位（上）を70～180 Hzのバンドパスフィルターで処理したもの（下）。青い陰影部分は検出されたRippleを示す。(C) 代表的な3つのRipple。
図2
各線は、NE群（左）およびEP群（右）の患者における、24時間にわたるZスコア変換されたRippleの頻度（赤）と皮質デルタ帯域のパワー（青）の平均値と95%信頼区間を示している。
On March 8, Dr. Takamitsu Iwata received the Early Career Presentation Award at The 27th Japan Human Brain Mapping Society.
http://jhbm27.umin.ne.jp/index.html
Presentation Title: “Hippocampal sharp-wave ripples correlate with self-generated thoughts in humans”
Congratulations!
[The 27th Japan Human Brain Mapping Society]
Dates: March 7 (Fri) and 8 (Sat), 2025
Venue: Hitotsubashi Hall,National Center of Sciences Building
第27回日本ヒト脳マッピング学会にて、岩田 貴光先生が早期キャリア研究者奨励賞を受賞されました。
http://jhbm27.umin.ne.jp/index.html
演題名：「海馬 sharp-wave ripple は自己生成的思考の発生に関係する」
おめでとうございます！
【第27回日本ヒト脳マッピング学会】
会期：2025年3月7日(金)・8日(土)
会場：学術総合センター 一橋講堂（東京）
2024年11月に当教室教授の栁澤が大阪大学大学院医学系研究科健康スポーツ科学講座 神経情報学の教授になりました。
神経情報学教室では、運動機能の向上と再建・代替、疾患診断・治療や健康管理のための神経情報学を構築することを目指して活動してまいります。
詳しい研究内容は下記ウェブページよりご覧ください↓
引き続きご支援賜りますよう何卒よろしくお願い申し上げます。
In November 2024, Prof. Yanagisawa became a professor at the Department of Neuroinformatics, Graduate School of Medicine, Osaka University.
We promote research activities with the goal of developing neuroinformatics to improve, restore, or alternate motor function as well as to diagnose and treat diseases and manage health.
Please find more details about our research below.
https://www.med.osaka-u.ac.jp/eng/introduction/research-5/sport/neuroinformatics-2
We appreciate your continued support.
A video byte of Dr Iwata’s Dr Iwata’s paper in Nature Communications, which was recently announced in NEWS, has been created and is available on Youtube.
For more information on Dr Iwata’s paper, please click here.
The video byte can be viewed here.YouTube LINK
Dr Takamitsu Iwata, who belonged to the Yanagisawa Lab as a graduate student until last year, has just published a Dr Iwata’s paper in the British scientific journal Nature Communications (online) on May 22, which was also published in the press on the same day.
This is the scene at the press conference. (Left: Dr Takamitsu Iwata, Right: Prof Yanagisawa)
Dr Iwata is still active in the Yanagisawa Lab as a researcher.
Congratulations, Dr Iwata!
A paper by Ryohei Fukuma, a specially-appointed lecturer in our laboratory, has been published in Communications biology.
Title of the paper: ‘Fast, accurate, and interpretable decoding of electrocorticographic signals using dynamic mode decomposition’.
A method has been developed for extracting features from multi-channel time series signals using dynamic mode decomposition, making the features easy to use in machine learning. The accuracy of brain information decoding has been improved and the computational speed is fast enough to be applied online.
Intern Yuya Ikegawa’s Dr Iwata’s paper was also published in the Journal of Neural Engineering.
Title of the paper: ‘Text and image generation from intracranial electroencephalography using an embedding space for text and images’.
Congratulations to Dr Fukuma and Ikegawa-san!
6月26日 先日NEWSでお知らせしましたNature Communications にて掲載されました岩田先生の論文のVideo Byteが作成されYoutubeで公開されました。
（岩田先生の論文についてはこちら5月22日 岩田貴光先生の論文が英国科学誌「Nature Communications」（オンライン）に公開されました。 │ 大阪大学高等共創研究院 栁澤研究室 (osaka-u.ac.jp)）
Video Byteはこちらから閲覧できます。➡YouTube LINK
