Brain signature of pain experience
| Project/Area Number |
19K07930
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 52010:General internal medicine-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鹿野 理子 東北大学, 医学系研究科, 大学院非常勤講師 (20344658)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥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: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 内臓痛 / 脳機能画像 / 機械学習 / 予測モデル / 過敏性腸症候群 / 内臓通 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、主観的体験である“痛み”現象を脳活動パターンとして再現性をもって客観的にとらえられるかの検討である。痛みが慢性化した状態では、中枢での疼痛処理機構の変化が複雑に痛みを修飾する．中枢をターゲツトとした病態の解明が必要である．とくに機能性疼痛では、痛みのある部位にその原因をもとめても器質的変化がなく、診断は患者の主観的症状の訴えにもとづいて行われる．ゆえに中枢での「痛み」体験が病態形成に重要な役割を果たすと考えられている。本検討では主観的痛み体験の座を脳ととらえ、従来型の脳画像解析ではなく機械学習のアルゴリズムを応用することで、予測精度の高い痛み脳指標を作成する挑戦である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
”痛み”は侵害刺激の知覚であると同時に主観的な感情である。特に痛みが慢性化した状態では、その首座は侵害刺激が生じていた末梢ではなく、脳内にあるという知見が臨床においても共通認識として理解されつつある。脳内に形成される痛みという、主観的な知覚・感情を客観的にとらえることはできないだろうか。近年発展していきた人工知能の機械学習アルゴリズムを脳画像解析に応用することにより、高い再現性で脳活動から痛みを予測できる可能性がある．
我々は慢性の機能性疼痛を生じうる疾患群（過敏性腸症候群、機能性ディスペプシア、外陰部痛、クローン病）と様々形態の痛み（内臓痛・体性痛・機械刺激・温熱刺激）を対象にした脳機能画像研究を国際的に立ち上げた。まず健常者において大腸刺激、胃刺激、食道刺激の消化管刺激による内臓感覚と皮膚への温熱刺激による体性感覚および外陰部刺激による体性感覚を比較検討し、従来型の解析手法により描出された脳機能画像と機械学習アルゴリズムにより抽出したパターンを検討し、機械学習アルゴリズムにより、内臓感覚と体性感覚に特異的な脳活動パターン、および両群に共通する脳活動パターンを抽出し報告した。
さらに、次のステップとして、疾患群と対照健常群にこのアルゴリズムを応用し、疾患特異的な症状を予測しうる脳活動パターンを求める試みを進めている。内臓痛の痛みレベル予想に特異的な脳活動パターンを作成し、過敏性腸症候群の特徴である内臓知覚過敏を脳活動パターンで客観的に捉えうるか検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本検討では、これまでの国際共同研究において蓄積した、各研究室でのそれぞれの痛み刺激（腸管刺激、温熱刺激、圧刺激）および、それぞれの疾患群（過敏性腸症候群、機能性ディスペプシア、外陰部痛、腰痛）における脳画像データに、機械学習のアルゴリズムを応用し、痛みを予測する脳活動パターンの予測モデルを作成し、新奇データにおいてその精度を確認する予定であったが、COVID‐19の影響もあり、新奇データの取得に遅れがでたために、最終的な解析も遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
できうる限り新規データの取得を推進し、過敏性腸症候群での腸管刺激時の脳活動と健常群での腸管刺激時の脳活動から、内臓痛を特異的に予測する脳パターンの作成のみならず、健常群と疾患群の差を予測できる脳活動パターンの作成までは終了し、論文化したい。その上で、新奇データでその予測モデルの精度を検証する作業を進めたい。さらに、共同研究として立ち上げている、他の機能性疼痛疾患、および慢性疼痛と比較検討し、他の疾患と弁別できうるか、アルゴリズムをあてはめ検討を進めたい。
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Report
(4 results)
Research Products
(30 results)
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[Journal Article] Consumption of 2 Green Kiwifruits Daily Improves Constipation and Abdominal Comfort?Results of an International Multicenter Randomized Controlled Trial2023
Author(s)
Richard Gearry, Shin Fukudo, Giovanni Barbara, Barbara Kuhn-Sherlock, Juliet Ansell, Paul Blatchford, Sarah Eady, Alison Wallace, Christine Butts, Cesare Cremon, Maria Raffaella Barbaro, Isabella Pagano, Yohei Okawa, Tomohiko Muratubaki, Tomoko Okamoto, Mikiko Fuda, Yuka Endo, Michiko Kano, Motoyori Kanazawa, et.al.
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Journal Title
American Journal of Gastroenterology
Volume: ー
Issue: 6
Pages: 1058-1068
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Parasympathetic activity correlates with subjective and brain responses to rectal distension in healthy subjects but not in non-constipated patients with irritable bowel syndrome.2019
Author(s)
Kano M, Yoshizawa M, Kono K, Muratsubaki T, Morishita J, Van Oudenhove L, Yagihashi M, Mugikura S, Dupont P, Takase K, Kanazawa M, Fukudo S
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 14
Issue: 1
Pages: 7358-7358
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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