エドワード・チャン（脳神経外科医）
アメリカの脳神経外科医
エドワード・チャン
生まれる
エドワード・F・チャン
母校カリフォルニア大学サンフランシスコ校
知られている脳神経外科
受賞歴 2025年グルーバー神経科学賞、2011年
NIH所長新イノベーター賞
科学者としてのキャリア
フィールド神経科学
機関カリフォルニア大学サンフランシスコ校神経外科

エドワード・チャンはアメリカの脳神経外科医であり科学者です。カリフォルニア大学サンフランシスコ校の神経外科のジョーン・アンド・サンディ・ワイル教授であり、同大学のジーン・ロバートソン特別教授でもあります。

チャン氏は、発作や脳腫瘍の治療における手術の安全性と有効性を確保するための手術的脳マッピング、ならびに三叉神経痛や片側顔面痙攣などの脳神経疾患の治療における顕微脳神経外科手術を専門としています。2020年、チャン氏は「ヒトの大脳皮質における言語機能の青写真の解明、ヒト脳マッピングのための高度な臨床手法の開拓、そして麻痺患者のための革新的なトランスレーショナル神経補綴技術の先駆的研究」により、米国医学アカデミー[1]に選出されました[2] [3] 。

学歴

チャンはUCSFの医学部に進学し、マイケル・メルゼニッチ教授の指導の下、聴覚皮質神経生理学に関する博士研究員資格を取得しました。その後、UCSFで脳神経外科のレジデントとして研修を受け、ミッチェル・バーガー博士（脳腫瘍）、ニコラス・バルバロ博士（てんかん）、マイケル・ロートン博士（血管疾患）の指導の下で研修を受けました。レジデント期間中、カリフォルニア大学バークレー校でロバート・ナイト博士（ヒト認知神経科学）の指導の下、博士研究員資格を取得しました。 [4]

チャン氏は2010年にUCSFの脳神経外科の教授に加わり、2020年に学科長に昇進した。[4]

科学的貢献

チャンは、人間の脳内の言語神経コードと神経精神疾患の理解に根本的な貢献をしました。[5]

チャン氏は皮質からの高密度直接電気生理学的記録の使用を開拓し、これにより彼と同僚は子音と母音の特定の音響的および音声的特徴に対する皮質ニューロンの選択的同調を解明することができた。 [6]彼の研究室は英語の韻律的イントネーションと中国語の語彙トーンにおける音声ピッチの手がかりの神経符号化を発見した。[7]チャン氏の研究室は聴覚皮質が音声エンベロープ信号内のオンセットや音響エッジなどの時間的ランドマークを検出して音節とストレスパターンを抽出する方法を解明した。[8] これは音声のリズムと明瞭度にとって重要である。

彼の研究で得られた一般的な知見は、音声の内部音韻表現は、適応、コントラスト強調、正規化、複雑なスペクトル統合、非線形処理、予測、時間的ダイナミクスなどのプロセスを含む、STGにおける複雑な聴覚計算の結果であるというものである。[9]

彼の研究室は、上側頭葉が意識的な音声知覚に極めて重要であることを実証しました。つまり、上側頭葉は音声の検出だけでなく、その解釈にも不可欠なのです。例えば、複数の音声が存在する場合に上側頭葉が一つの音声に選択的に注意を向ける仕組み[10]や、音素セグメントがノイズに置き換えられた場合に、単語の失われた音を復元する仕組み[11]を示しました。

聴覚音声処理における情報の流れを解明するため、チャンらは一次聴覚皮質がSTGにおける音韻処理への重要な入力ではない可能性を実証した。彼らは、一次STG領域と非一次STG領域の両方が並行して活性化されること、そして一次聴覚皮質を電気刺激やアブレーションによって遮断しても聴覚単語認識に重大な影響を与えないことを示した。[12]一方、左STGの遮断は聴覚単語認識を阻害する。彼らは、古典的な腹側路モデルにおける逐次フィードフォワード処理の代わりに、入力が視床起源であり、聴覚単語処理がSTGにおける回帰処理によって媒介され、単語表現がSTGニューロンの時間依存的な集団動態から生じるという代替モデルを提唱している。 [13]

チャンの研究室では、発話生成の基礎、つまり私たちの発話の仕方を支配する神経生物学的メカニズムについても研究しています。彼と彼の同僚は、感覚運動皮質の異なる部位が、唇、顎、舌、喉頭を含む発声器官の特定の動きをどのように制御するかを解明しました。 [14]皮質記録と電気刺激マッピングを用いて、チャンは両半球に二重の喉頭運動表現が存在することを実証しました。[15]この発見は、長年信じられてきた「ホムンクルス」的なヒト運動皮質の機能的構成を改めさせました。喉頭背側皮質は、発話時の声のイントネーションを制御する領域であり、刺激を受けると発声を誘発することができます。この領域はヒトの発話の進化に決定的な役割を果たした可能性があると提唱されています。[16]

チャンは、中前頭回が構音のための発話計画に重要な領域であると提唱しており、この機能は従来、後下前頭回のブローカ野に帰属されてきた。[17]この新しい脳領域は背側喉頭皮質と重なり、聴覚処理[18]や読み書きを含む独自の統合機能を有する。彼は、左前頭回の腫瘍を外科的に切除すると、言語機能が正常で口腔顔面運動能力に問題がないにもかかわらず、構音の流暢性が影響を受ける失行症を引き起こす可能性があることを実証した。[19]一方、ブローカ野の切除は語彙の喚起に困難を伴うことはあるが、ブローカ失語症の流暢性障害を引き起こすことはまれである。[20]

チャンのチームは、音声制御に関する発見を応用し、発話能力を失った患者のコミュニケーション能力を回復させるための新しい神経補綴技術を開発した。2019年には、脳活動の皮質記録から理解可能な音声文章を合成できることを実証した。[21] 2021年には、BRAVO臨床試験の一環として、チームは脳幹卒中により重度の麻痺を患い、15年以上話すことができなかった男性の脳活動から、初めて完全な単語と文章のデコードに成功した。 [2]その後、彼らはこのアプローチを拡張し、初めてデジタル顔アバターによる音声合成と制御に成功したほか、大語彙の高性能テキストデコードも実現した。[22] [23]

チャン氏はまた、うつ病や慢性疼痛などの神経精神疾患の理解と治療に関する研究も行っています。2014年から2019年にかけて、チャン氏は米国ブレイン・イニシアチブにおいて、重篤な難治性神経精神疾患の治療を目的とした新しい医療機​​器技術の開発に焦点を当てた多機関プロジェクトを主導しました。[24 ]チャン氏と同僚は、うつ病や不安を軽減するために脳の局所領域を記録し、正確に刺激する新しい方法や、[25]脳活動からうつ病の症状を検出し、モニタリングする方法を開発しました。[26]

2021年には、 FDA承認の臨床試験の一環として、うつ病治療のための閉ループ深部脳刺激法の初めての成功例を実証しました。この方法では、脳記録でうつ病状態が検出されたときに、局所的な精密刺激が断続的に適用されます。[27] 2023年には、UCSFの疼痛神経科医であるプラサド・シルヴァルカールとチャンが、慢性疼痛を予測する直接的な脳活動パターンを実証しました。[28]

受賞歴

2025 グルーバー神経科学賞[29] グルーバー財団
2023 ウィン賞 神経外科学会
2022 プラデル賞[30] 米国科学アカデミー
2020 国立医学アカデミー 国立アカデミー
2018 ボウズ生物医学研究者 ウィリアム・K・ボウズ財団
2015 ブラバトニック生命科学国家賞受賞者 ブラバトニックファミリー財団
2015 ロバートソン調査官 ニューヨーク幹細胞財団
2014 マックナイト記憶・認知障害賞 マックナイト神経科学基金
2011 NIH所長新イノベーター賞（DP2） 国立衛生研究所（NIH）
2011 神経科学におけるクリンゲンシュタインフェローシップ賞、エバート奨学生 エスター・A・ジョセフ・クリンゲンシュタイン財団
2009 独立への道賞 K99/R00 NIH NINDS
2009 ロナルド・ビットナー賞 アメリカ神経外科学会
2008 ワイルダー・ペンフィールド・フェローシップ 神経外科学会（CNS）

参考文献

  1. ^ 「米国医学アカデミー、新会員100名を選出」2020年10月19日。
  2. ^ ab Belluck, Pam (2021年7月14日). 「脳に働きかけて麻痺した男性の発話を助ける」ニューヨーク・タイムズ. ISSN  0362-4331 . 2021年7月22日閲覧。
  3. ^ ウィリンガム、エミリー. 「新しい脳インプラントが神経信号から完全な単語を送信」. Scientific American .
  4. ^ ab 「エドワード・チャン医学博士、ジョアン・アンド・サンフォード・I・ワイル神経外科部長に任命」UCSF医学部. 2023年6月19日閲覧。
  5. ^ ヘルナンデス、ダニエラ (2022年9月2日). 「脳コンピュータインターフェースは言語能力を回復させ、うつ病と闘う助けとなるか」ウォール・ストリート・ジャーナル. ISSN  0099-9660 . 2023年7月19日閲覧。
  6. ^ 「研究者たちは、脳が音を言葉に変換する様子を観察」NPR。
  7. ^ 「本当？本当。私たちの脳は言葉の言い方からその意味を判断する」NPR。
  8. ^ 「母音の大きさは脳が音声を音節-ラ-ブルに分解するのを助ける」NPR。
  9. ^ Bhaya-Grossman, Ilina; Chang, Edward F. (2022-01-04). 「ヒトの上側頭回の音声計算」. Annual Review of Psychology . 73 (1): 79– 102. doi :10.1146/annurev-psych-022321-035256. ISSN  0066-4308. PMC 9447996. PMID  34672685 . 
  10. ^ Beck, Melinda (2012年4月23日). 「カクテルパーティーが教えてくれること」.ウォール・ストリート・ジャーナル. ISSN  0099-9660 . 2023年7月19日閲覧。
  11. ^ 「脳はあなたが気づかないうちに聴覚のギャップを埋めている」ニューサイエンティスト。 2023年7月19日閲覧。
  12. ^ 「脳は音声を他の音と並行して処理する」。
  13. ^ Bhaya-Grossman, Ilina; Chang, Edward F. (2022-01-04). 「ヒトの上側頭回の音声計算」. Annual Review of Psychology . 73 (1): 79– 102. doi :10.1146/annurev-psych-022321-035256. ISSN  0066-4308. PMC 9447996. PMID  34672685 . 
  14. ^ Bouchard, Kristofer E.; Mesgarani, Nima; Johnson, Keith; Chang, Edward F. (2013). 「発話構音におけるヒト感覚運動皮質の機能的組織化」. Nature . 495 (7441): 327– 332. doi :10.1038/nature11911. ISSN  1476-4687. PMC 3606666. PMID 23426266  . 
  15. ^ 「7つの意味を持つ1つの文が人間の言語の謎を解き明かす」Wired . ISSN  1059-1028.
  16. ^ Jarvis, Erich D. (2019年10月4日). 「音声学習と話し言葉の進化」. Science . 366 (6461): 50– 54. doi : 10.1126/science.aax0287 . ISSN  0036-8075.
  17. ^ Silva, Alexander B.; Liu, Jessie R.; Zhao, Lingyun; Levy, Deborah F.; Scott, Terri L.; Chang, Edward F. (2022-11-09). 「音声生成中の中前中心回の神経外科的機能解剖」. Journal of Neuroscience . 42 (45): 8416– 8426. doi : 10.1523/JNEUROSCI.1614-22.2022 . ISSN  0270-6474. PMC 9665919. PMID 36351829  . 
  18. ^ Cheung, C.; Hamilton, LS; Johnson, K.; Chang, EF (2016-03-04). Shinn-Cunningham, Barbara G (編). 「ヒトの運動皮質における音声音の聴覚的表現」. eLife . 5 e12577. doi : 10.7554/eLife.12577 . ISSN  2050-084X. PMC 4786411. PMID 26943778  . 
  19. ^ Levy, Deborah F.; Silva, Alexander B.; Scott, Terri L.; Liu, Jessie R.; Harper, Sarah; Zhao, Lingyun; Hullett, Patrick W.; Kurteff, Garret; Wilson, Stephen M.; Leonard, Matthew K.; Chang, Edward F. (2023-03-27). 「左中前中心回切除後の音韻失読および失書を伴う言語失行：実例」Journal of Neurosurgery: Case Lessons . 5 (13). doi : 10.3171/CASE22504 . PMC 10550577 . 
  20. ^ Andrews, John P.; Cahn, Nathan; Speidel, Benjamin A.; Chung, Jason E.; Levy, Deborah F.; Wilson, Stephen M.; Berger, Mitchel S.; Chang, Edward F. (2022-08-05). 「神経外科的切除を受けた患者におけるブローカ野とブローカ失語症の分離」Journal of Neurosurgery . 138 (3): 847– 857. doi :10.3171/2022.6.JNS2297. ISSN  1933-0693. PMC 9899289. PMID 35932264  . 
  21. ^ ケアリー、ベネディクト (2019年4月24日). 「科学者、脳信号から音声を作成」.ニューヨーク・タイムズ. ISSN  0362-4331.
  22. ^ Metzger, Sean L.; Littlejohn, Kaylo T.; Silva, Alexander B.; Moses, David A.; Seaton, Margaret P.; Wang, Ran; Dougherty, Maximilian E.; Liu, Jessie R.; Wu, Peter; Berger, Michael A.; Zhuravleva, Inga; Tu-Chan, Adelyn; Ganguly, Karunesh; Anumanchipalli, Gopala K.; Chang, Edward F. (2023). 「音声デコードとアバター制御のための高性能神経補綴装置」. Nature . 620 (7976): 1037– 1046. doi :10.1038/s41586-023-06443-4. PMC 10826467. PMID 37612505  . 
  23. ^ 「AIが脳卒中患者の発話能力回復を支援、テクノロジーと神経科学の画期的出来事」
  24. ^ Reardon, Sara (2015年6月1日). 「ペンタゴンの脳インプラント、バイオニック四肢、戦闘用外骨格への賭け」Nature 522 ( 7555 ): 142– 144. doi : 10.1038/522142a . ISSN  1476-4687.
  25. ^ 「研究者らが人間の脳内の悲しみの回路を発見」NPR。
  26. ^ ヘルナンデス、ダニエラ (2018年9月10日). 「脳データで気分を読み取れ、うつ病治療の可能性も」ウォール・ストリート・ジャーナル. ISSN  0099-9660 . 2023年7月19日閲覧。
  27. ^ Belluck, Pam (2021年10月4日). 「『脳のペースメーカー』：この治療法が彼女のうつ病を治すまで、どんな治療法も役に立たなかった」ニューヨーク・タイムズ. ISSN  0362-4331 . 2023年7月19日閲覧。
  28. ^ Runwal, Priyanka (2023年5月22日). 「科学者が慢性疼痛の脳信号を発見」.ニューヨーク・タイムズ. ISSN  0362-4331 . 2023年7月19日閲覧。
  29. ^ グルーバー神経科学賞 2025
  30. ^ 「2022年NAS賞受賞者発表」.
  • Google Scholarに索引付けされたエドワード・チャンの出版物
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