Neural activity in the subthalamic nucleus in patients with Parkinsons disease

• Project/Area Number: 18K09007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 56010:Neurosurgery-related
• Research Institution: Nihon University
• Principal Investigator: 小林 一太 日本大学, 医学部, 准教授 (20366579)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 充 日本大学, 医学部, 助教 (00792673)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2019: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000); Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: パーキンソン病 / 脳深部刺激療法 / マイクロレコーディング / 視床下核 / 微小電極記録

Outline of Annual Research Achievements

進行期パーキンソン病に対して、大脳基底核回路の一部である視床下核(subthalamic nucleus: STN)を標的部位とする脳深部刺激療法(deep brain stimulation: DBS)が有効である。DBSに用いる脳深部刺激電極を脳内に留置する手術では、刺激電極を留置する目標構造を正確に同定する目的で、術中に微小電極を用いた脳深部の神経活動記録 (Microelectrode recordeing: MER)が行われる。このMER を分析することは、ヒト脳の神経生理および疾患の病態を解明する一助となる。
本研究では、パーキンソン病患者から微小電極を用いて記録される脳深部の神経活動記録を局所電場電位分析用に low-pass filter を、単一ニューロンの発火パターン分析用に high-pass filter で処理をおこなった後に解析をおこなった。局所電場電位分析では、β帯域のオシレーションのパワー（βパワー）を分析した。単一ニューロンの発火時間データ分析では神経活動パターンとして、周波数分析で統計学的に有意水準を越えるβ帯域の神経活動を持つニューロン（βニューロン）の同定とバースト発射の程度を評価した。そしてSTN内外でのβパワーおよび、STN内のβニューロンの分布、バースト発射のSTN内での差異を検討した。
解析結果では、局所電場電位分析では5側中3側でSTN外よりもSTN内でβパワーが有意に高値を示していた。さらにSTN内でβパワーの最大値を示した部位を検討した結果、5側中4側でSTN内の背側部であった。一方、単一ニューロンの分析では、βニューロンはSTN内に広く分布していたが、バースト発射の程度はSTN内の背側で強い傾向がみられた。

Research Products

• [Presentation] パーキンソン病に対する脳深部刺激療法 (2020)
  • Author(s): 小林一太、吉野篤緒
  • Organizer: 第40回日本脳神経外科コングレス総会
  • Invited
• [Presentation] パーキンソン病におけるβオシレーション (2020)
  • Author(s): 小林一太
  • Organizer: 第59回定位・機能神経外科学会
• [Presentation] 定位脳手術からみた不随意運動の病態 (2019)
  • Author(s): 小林一太、吉野篤緒
  • Organizer: 第27回九州・山口機能神経外科セミナー
  • Invited
• [Presentation] パーキンソン病におけるβオシレーションと adaptive deep brain stimulation (2019)
  • Author(s): 小林一太、吉野篤緒、片山容一
  • Organizer: 第6回脳神経外科BMI研究会
• [Presentation] 振戦に対する脳深部刺激療法 (2018)
  • Author(s): 小林一太、渡辺 充、大島秀規、深谷 親、吉野篤緒
  • Organizer: 第48回日本臨床神経生理学会学術大会
• [Presentation] DBS for involuntary movement, (2018)
  • Author(s): Kazutaka Kobayashi, Atsuo Yoshino
  • Organizer: Inner Mongolia Cerebrovascular Disease Forum, WFNS foundation ACNS Inner Mongolia Educational Seminar
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Multi-target, dual-electrode deep brain stimulation of the thalamus and subthalamic area for treatment of Holmes tremor (2018)
  • Author(s): Kazutaka Kobayashi, Atsuo Yoshino
  • Organizer: Inner Mongolia Cerebrovascular Disease Forum, WFNS foundation ACNS Inner Mongolia Educational Seminar
  • Int'l Joint Research / Invited