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A dose-response relationship in transcranial brain stimulation

Research Project

Project/Area Number 20H04050
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 InstitutionHamamatsu University School of Medicine

Principal Investigator

TANAKA SATOSHI  浜松医科大学, 医学部, 教授 (10545867)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 熊田 竜郎  常葉大学, 保健医療学部, 教授 (00402339)
森下 紗帆  常葉大学, 健康プロデュース学部, 助教 (30614010)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Keywords脳刺激 / 心理学 / 神経科学 / リハビリテーション / 脳卒中 / 脳血管障害 / 生理学 / 動物モデル / 物理計算モデル / 神経可塑性 / 運動 / 認知
Outline of Research at the Start

脳卒中リハビリテーションを補完する新たな手法として,頭蓋の外から電気刺激を与える経頭蓋電気刺激法が提案されている。しかしながら、現在は、どれくらいの投与量でどれくらい効果があるのかという用量反応関係が不明である。本研究の目的は,ヒトおよびラットを対象とした基礎研究と計算物理モデル研究を組み合わせることで,経頭蓋電気刺激法における脳内電界値とそれに対する生体反応の関係性を明らかにすることである。

Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated the dose-response relationship between tDCS dose and cortical excitability and behavior. As a result, the increase in the human motor cortical excitability by tDCS was greatest when the estimated electric-field strength was 0.5 ~ 1.0 V/m. The motor cortex excitability decreased under higher electric-field strength. This suggests that the dose-response relationship between the human motor cortical excitability and tDCS was nonlinear. In addition, preliminary results showed that tDCS for 2 weeks reduced the severity of movement disorders in a rat model of cerebral infarction.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

国内外の脳卒中患者は今後も増加が予測されている。したがって,臨床応用に重要である用量反応関係に資する知見を見出した本研究の学術的重要性は高いと考える。また、tDCSはその簡便性・携帯性が他の手法に比べて大きな利点となっており,脳卒中のみならず患者総数が約250万人といわれる精神疾患への応用も期待されている。さらに,外科手術による電気刺激が必要であったパーキンソン病などに対し電気刺激を非侵襲に実現する可能性を秘める。したがって、tDCSの用量反応関係に対する本研究成果、tDCSの他の精神・神経疾患への応用にも資する知見と考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Open Access: 4 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] aalto university(フィンランド)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Recent advances in brain stimulation techniques: The interface with cognitive psychology2023

    • Author(s)
      川島 朋也, 澁澤 柊花, 林 正道, 池田 尊司, 田中 悟志
    • Journal Title

      The Japanese Journal of Cognitive Psychology

      Volume: 20 Issue: 2 Pages: 91-101

    • DOI

      10.5265/jcogpsy.20.91

    • ISSN
      1348-7264, 2185-0321
    • Year and Date
      2023-02-28
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Computation of group-level electric field in lower limb motor area for different tDCS montages2023

    • Author(s)
      Hamajima Hiroki、Gomez-Tames Jose、Uehara Shintaro、Otaka Yohei、Tanaka Satoshi、Hirata Akimasa
    • Journal Title

      Clinical Neurophysiology

      Volume: 150 Pages: 69-78

    • DOI

      10.1016/j.clinph.2023.03.009

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 経頭蓋脳刺激法によるヒト脳研究 : 現状と展望2021

    • Author(s)
      田中悟志
    • Journal Title

      心理学ワールド

      Volume: 93 Pages: 5-8

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Motivational Strategies for Stroke Rehabilitation: A Descriptive Cross-Sectional Study2020

    • Author(s)
      Oyake Kazuaki、Suzuki Makoto、Otaka Yohei、Tanaka Satoshi
    • Journal Title

      Frontiers in Neurology

      Volume: 11 Pages: 553-553

    • DOI

      10.3389/fneur.2020.00553

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Motivational Strategies for Stroke Rehabilitation: A?Delphi Study2020

    • Author(s)
      Oyake Kazuaki、Suzuki Makoto、Otaka Yohei、Momose Kimito、Tanaka Satoshi
    • Journal Title

      Archives of Physical Medicine and Rehabilitation

      Volume: 101 Issue: 11 Pages: 1929-1936

    • DOI

      10.1016/j.apmr.2020.06.007

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 神経科学・心理学とリハビリテーションの接点:現状と課題2022

    • Author(s)
      田中悟志
    • Organizer
      第16回日本作業療法研究学会学術大会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 経頭蓋脳刺激法によるヒト脳研究と臨床応用:現状と展望2021

    • Author(s)
      田中悟志
    • Organizer
      第48回日本脳科学会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脳刺激研究の現在:認知心理学との接点2021

    • Author(s)
      田中悟志
    • Organizer
      日本認知心理学会第19回大会
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 経頭蓋直流電気刺激法(tDCS)によるニューロモデュレーションの可能性: 実験とシミュレーションによる検証2020

    • Author(s)
      田中悟志
    • Organizer
      第34回日本ニューロモデュレーション学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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