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Modulation of cortical network activity to improve the effectiveness of cognitive behavioral therapy for patients with chronic pain

Research Project

Project/Area Number 19H03988
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionNiigata University of Health and Welfare

Principal Investigator

大鶴 直史  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (50586542)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 柴田 和久  国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, チームリーダー (20505979)
菅田 陽怜  大分大学, 福祉健康科学部, 講師 (30721500)
木村 慎二  新潟大学, 医歯学総合病院, 准教授 (40361901)
大西 秀明  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90339953)
吉野 敦雄  広島大学, 保健管理センター, 准教授 (90633727)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords慢性疼痛 / 認知行動療法 / 脳磁場計測 / 経頭蓋交流電流刺激 / 脳律動 / MEG / tACS / 脳磁場計測装置 / 安静時脳活動
Outline of Research at the Start

近年、慢性疼痛治療において認知行動療法(CBT)が有効であることが示されているが、約半数の患者において治療反応性が認められず、さらに治療効果が認められた患者においても再発が起こるという大きな問題点が残されている。そこで本研究では、脳磁場計測装置(MEG)を用い、治療反応性および効果維持に関与する脳内ネットワークを機械学習手法により同定し、そのネットワークを経頭蓋交流電気刺激法(tACS)により人為的に強化することでCBTの治療効果向上を目指す。一連の検証により、治療が困難である慢性疼痛に対し「脳内ネットワーク情報に基づいた新たな脳刺激治療」の確立を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、慢性疼痛に対する認知行動療法の効果向上、痛みの再発防止を目的として、それぞれに関わる脳内神経基盤を解明することを目的としている。さらに、見出した脳内神経基盤に対して経頭蓋交流電流刺激を用い、神経活動を変調させることで治療効果向上に繋がるかを検証する予定である。
2021年度は、前年度から進めていた新型コロナウィルスの影響下における、オンライン認知行動療法の環境整備を行い、6月より実行に移した。それにより、データ取得も継続的に実施可能になり、現在も継続してサンプル数を増やしている。当初の目的であった、効果の事前予測に関しては、うつ症状と痛み強度の関連から、その予測が可能であることが見いだされ、現在投稿準備中である。また、認知行動療法の前後で脳磁場計測装置を用いて計測している安静時脳活動データから、特定周波数のパワー値、機能的結合の指標を解析しており、順次公表を予定している。
経頭蓋交流電流刺激に関しては、健常者を対象とした予備的な実験を進めた。具体的には個人ごとのMRI脳構造画像から、脳内で生じる電界をシミュレーションし、生じた電界と鎮痛効果の間にある関連を検討した。前腕部に対する温熱刺激による痛み知覚閾値を指標に、経頭蓋交流電流刺激による鎮痛効果の検証を行い、これまでに痛みの知覚に深い関連があるとされている背外側前頭前野において、脳内に生じる電界と鎮痛効果には非線形の関係があることが見いだされ、現在その成果は査読中である。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report

Research Products

(27 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (19 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 17 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 5 results)

  • [Journal Article] Cortical signature related to psychometric properties of pain vigilance in healthy individuals: A voxel-based morphometric study2022

    • Author(s)
      Nagasaka Kazuaki、Otsuru Naofumi、Sato Rui、Watanabe Hiraku、Sakurai Noriko、Ohno Ken、Kodama Naoki、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: 772 Pages: 136445-136445

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2022.136445

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brain changes associated with impaired attention function in chronic pain2021

    • Author(s)
      Yoshino Atsuo、Otsuru Naofumi、Okada Go、Tanaka Keisuke、Yokoyama Satoshi、Okamoto Yasumasa、Yamawaki Shigeto
    • Journal Title

      Brain and Cognition

      Volume: 154 Pages: 105806-105806

    • DOI

      10.1016/j.bandc.2021.105806

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  • [Journal Article] A Novel Exercise Facilitation Method in Combination with Cognitive Behavioral Therapy Using the Ikiiki Rehabilitation Notebook for Intractable Chronic Pain: Technical Report and 22 Cases2021

    • Author(s)
      Kimura Shinji、Hosoi Masako、Otsuru Naofumi、Iwasaki Madoka、Matsubara Takako、Mizuno Yasuyuki、Nishihara Makoto、Murakami Takanori、Yamazaki Ryo、Ijiro Hajime、Anno Kozo、Watanabe Kei、Kitamura Takuya、Yamada Shouhei
    • Journal Title

      Healthcare

      Volume: 9 Pages: 1209-1209

    • DOI

      10.3390/healthcare9091209

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Auditory change‐related cortical response is associated with hypervigilance to pain in healthy volunteers2021

    • Author(s)
      Otsuru Naofumi、Ogawa Mayu、Yokota Hirotake、Miyaguchi Shota、Kojima Sho、Saito Kei、Inukai Yasuto、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      European Journal of Pain

      Volume: 26 Pages: 349-355

    • DOI

      10.1002/ejp.1863

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  • [Journal Article] Influence of Catechol-O-Methyltransferase Gene Polymorphism on the Correlation between Alexithymia and Hypervigilance to Pain2021

    • Author(s)
      Ikarashi Hitomi、Otsuru Naofumi、Yokota Hirotake、Nagasaka Kazuaki、Igarashi Kazuki、Miyaguchi Shota、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      Volume: 18 Pages: 13265-13265

    • DOI

      10.3390/ijerph182413265

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  • [Journal Article] Corticospinal excitability of untrained side depends on the type of motor task and degree of improvement in motor function2021

    • Author(s)
      Hoshi Haruki、Kojima Sho、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Brain and Cognition

      Volume: 148 Pages: 105691-105691

    • DOI

      10.1016/j.bandc.2021.105691

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  • [Journal Article] Effect of Repetitive Passive Movement Before Motor Skill Training on Corticospinal Excitability and Motor Learning Depend on BDNF Polymorphisms2021

    • Author(s)
      Pham Manh Van、Miyaguchi Shota、Watanabe Hiraku、Saito Kei、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Frontiers in Human Neuroscience

      Volume: 15 Pages: 621358-621358

    • DOI

      10.3389/fnhum.2021.621358

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] α‐tACS over the somatosensory cortex enhances tactile spatial discrimination in healthy subjects with low alpha activity2021

    • Author(s)
      Saito Kei、Otsuru Naofumi、Yokota Hirotake、Inukai Yasuto、Miyaguchi Shota、Kojima Sho、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Brain and Behavior

      Volume: 11

    • DOI

      10.1002/brb3.2019

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  • [Journal Article] The intervention of mechanical tactile stimulation modulates somatosensory evoked magnetic fields and cortical oscillations2021

    • Author(s)
      Kojima Sho、Otsuru Naofumi、Miyaguchi Shota、Yokota Hirotake、Nagasaka Kazuaki、Saito Kei、Inukai Yasuto、Shirozu Hiroshi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Eur J Neurosci.

      Volume: 印刷中 Pages: 1-14

    • DOI

      10.1111/ejn.15209

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  • [Journal Article] Effects of Different Stimulation Conditions on the Stimulation Effect of Noisy Galvanic Vestibular Stimulation2020

    • Author(s)
      Inukai Yasuto、Miyaguchi Shota、Saito Miki、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Frontiers in Human Neuroscience

      Volume: 14 Pages: 581405-581405

    • DOI

      10.3389/fnhum.2020.581405

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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Effects of stimulating the supplementary motor area with a transcranial alternating current for bimanual movement performance2020

    • Author(s)
      Miyaguchi Shota、Inukai Yasuto、Takahashi Ryo、Miyashita Mai、Matsumoto Yuya、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Behavioural Brain Research

      Volume: 393 Pages: 112801-112801

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2020.112801

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects on motor learning of transcranial alternating current stimulation applied over the primary motor cortex and cerebellar hemisphere2020

    • Author(s)
      Miyaguchi Shota、Inukai Yasuto、Matsumoto Yuya、Miyashita Mai、Takahashi Ryo、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Journal of Clinical Neuroscience

      Volume: 78 Pages: 296-300

    • DOI

      10.1016/j.jocn.2020.05.024

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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Noisy galvanic vestibular stimulation effect on center of pressure sway during one-legged standing2020

    • Author(s)
      Inukai Yasuto、Miyaguchi Shota、Kobayashi Natsuki、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Journal of Clinical Neuroscience

      Volume: 82 Pages: 173-178

    • DOI

      10.1016/j.jocn.2020.10.050

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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] The After-Effect of Noisy Galvanic Vestibular Stimulation on Postural Control in Young People: A Randomized Controlled Trial2020

    • Author(s)
      Yasuto Inukai, Naofumi Otsuru, Kei Saito, Shota Miyaguchi, Sho Kojima, Hirotake Yokota, Kazuaki Nagasaka, Hideaki Onishi.
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: in press Pages: 135009-135009

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2020.135009

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      2020 Annual Research Report
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  • [Journal Article] The Repetitive Mechanical Tactile Stimulus Intervention Effects Depend on Input Methods2020

    • Author(s)
      Watanabe Hiraku、Kojima Sho、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Frontiers in Neuroscience

      Volume: 14 Pages: 393-393

    • DOI

      10.3389/fnins.2020.00393

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      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Timing of Modulation of Corticospinal Excitability by Heartbeat Differs with Interoceptive Accuracy2020

    • Author(s)
      Otsuru Naofumi、Miyaguchi Shota、Kojima Sho、Yamashiro Koya、Sato Daisuke、Yokota Hirotake、Saito Kei、Inukai Yasuto、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 433 Pages: 156-162

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2020.03.014

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  • [Journal Article] Modulation of inhibitory function in the primary somatosensory cortex and temporal discrimination threshold induced by acute aerobic exercise2020

    • Author(s)
      Yamazaki Yudai、Yamashiro Koya、Onishi Hideaki、Otsuru Naofumi、Kojima Sho、Saito Kei、Sato Daisuke
    • Journal Title

      Behavioural Brain Research

      Volume: 377 Pages: 112253-112253

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2019.112253

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      2019 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Establishment of optimal two-point discrimination test method and consideration of reproducibility2020

    • Author(s)
      Yokota Hirotake、Otsuru Naofumi、Kikuchi Rie、Suzuki Rinako、Kojima Sho、Saito Kei、Miyaguchi Shota、Inukai Yasuto、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Neuroscience Letters

      Volume: 714 Pages: 134525-134525

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2019.134525

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      2019 Annual Research Report
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  • [Journal Article] 10?Hz transcranial alternating current stimulation over posterior parietal cortex facilitates tactile temporal order judgment2019

    • Author(s)
      Otsuru Naofumi、Kamijo Kaito、Otsuki Tomofumi、Kojima Sho、Miyaguchi Shota、Saito Kei、Inukai Yasuto、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Behavioural Brain Research

      Volume: 368 Pages: 111899-111899

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2019.111899

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  • [Presentation] 島皮質刺激に対する心拍応答変化は、失感情に関連する2021

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      羽二生未来、大鶴直史、長坂和明、五十嵐眸実、Gomez-Tames Jose、平田晃正、大西秀明
    • Organizer
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  • [Presentation] 失感情症と偽の内受容フィードバックに対する応答性2021

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      髙橋世奈、大鶴直史、原正之、長坂和明、五十嵐眸実、大西秀明
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      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
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  • [Presentation] 背外側前頭前野に対するtACSが痛み知覚に及ぼす効果の検討2021

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      五十嵐眸実,大鶴直史,長坂和明,宮口翔太,Jose Gomez-Tames,平田晃正,大西秀明
    • Organizer
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      大鶴直史
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      大鶴直史
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      第25回日本基礎理学療法学会学術集会
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    • Organizer
      第13回日本運動器疼痛学会
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      大鶴直史
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      第24回日本基礎理学療法学会
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    • Invited

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2022-12-28  

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