確率共鳴理論に基づいたパーキンソン病の病態および脳深部刺激療法の作用機序の解明

• Project/Area Number: 21591861
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Cerebral neurosurgery
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: 渡邊 克成 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 助教 (10312886)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 平戸 政史 群馬大学, 大学院・医学系研究科, 准教授 (00173245)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2011: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2010: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2009: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
• Keywords: パーキンソン病 / 脳深部刺激療 / 位相リセット / 同期 / 脳深部刺激療法 / コヒーレンス

Research Abstract

近年、外的刺激に対する脳のダイナミックな反応を解析することにより、神経疾患の診断や治療の多くのヒントが得られている。最近、事象関連電位の生成のメカニズムにおいて、新たな仮説が提唱された。それは、刺激により脳局所電場電位の位相自体が変動することで体性感覚誘電位が生成されるという位相リセット仮説である。そこで、本研究は、パーキンソン病患者の視床vim核で観察される体性感覚誘電位をモデルに、位相リセット仮説がその生成に関与するか調べることを目的とした。
パーキンソン病患者に対する定位脳手術の術中に、正中神経刺激に対する体性感覚誘発性の局所電場電位(LFPs : local field tpoentials)を視床Vim核から記録した。得られたLFPsからθ、α、β、γ周波帯域の信号活動を取り出し、それぞれの位相変動を計算した。任意の正中神経刺激に対する誘発電位間の位相同期(位相リセット)がどの程度生じているかを評価するために、秩序パラメーター(order parameter)を算出した。
刺激後に、γ周波帯域の秩序パラメーターの一時的な上昇が最初にみられ、以降、β、α、θ周波帯域の順に秩序パラメーターの一時的な上昇が観察された(n=4/7)。
以上の結果から、視床Vim核で生じる正中神経刺激による誘発電場電位の生成には、位相リセットのメカニズムが関与することが示唆された。つまり、刺激前は、視床Vim核内において、それぞれLFPsは独立な(又は内的な)リズムで振動活動をしているが、一旦外界からの摂動入力(末梢神経刺激など)を受けると一定の潜時の後位相を同期(リセット)させる作用が働くと解釈される。将来的には、脳内で捉えられるLFPsなどの活動信号の位相を人工的に操作できる刺激プロトコールを見出す研究を進めることによって、より洗練されたNeuromodulationを開発する手がかりなると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] パーキンソン病患者の振戦によって視床Vim核内に生じる同期活動に対する大域的結合系ダイナミクス解析 (2011)
  • Author(s): 渡辺克成、佐藤澄人、平戸政史、好本裕平, 他
  • Journal Title: 機能的脳神経外科 Volume: 50 Pages: 64-66
• [Journal Article] パーキンソン病振戦,本態性振戦例に対する微小電極法を用いた選択的視床腹中間核凝固術の長期成績 (2011)
  • Author(s): 平戸政史、渡辺克成、好本裕平
  • Journal Title: 機能的脳神経外科 Volume: 50 Pages: 18-19
  • NAID: 10029745731
• [Journal Article] 脳深部小病変に対する微小電極法を用いた定位的生検術 (2011)
  • Author(s): 平戸政史、渡辺克成、好本裕平
  • Journal Title: 機能的脳神経外科 Volume: 50 Pages: 38-40
  • NAID: 10029745772
• [Journal Article] Study on neural activity of thalamic sensory nucleus and microstimulation effect in patients with central post-stroke pain (2010)
  • Author(s): Masafumi Hirato, Katsushige Watanabe, Yuhei Yoshimoto .
  • Journal Title: Pain Research Volume: 25 Pages: 27-35
  • NAID: 10026443863
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 顔面神経障害の (2010)
  • Author(s): 渡辺克成、齊藤延人、好本裕平、佐々木富男
  • Journal Title: Clinical Neuroscience Volume: 28 Pages: 1269-1271
• [Journal Article] Presynaptic Actions of D2-Like Receptors in the Rat Cortico-Striato-Globus Pallidus Disynaptic Connection In Vitro (2009)
  • Author(s): Katsushige Watanabe, Takako Kita, Hitoshi Kita
  • Journal Title: J Neurophysiol 101 Pages: 665-671
  • Peer Reviewed
• [Presentation] パーキンソン病患者の視床Vim核に生じる体性感覚誘発性電場電位の位相同期からの考察-脳深部刺激テクニックの改善を目的として- (2011)
  • Author(s): 渡辺克成
  • Organizer: 第70回脳神経外科学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2011-10-13
• [Presentation] Dynamic change of synchronized temporal patterns of somatosensory evoked potentials within thalamus following median nerve stimulation in Parkinson's disease patients (2011)
  • Author(s): Wayanabe Katsushige, Sato S, Hirato M, Maki F, Nakajima T, Yoshimoto Y
  • Organizer: 8th Scientific Meeting for the Asian Australasian Society of Stereotactic Functional Neurosurgery
  • Place of Presentation: Jeju, Korea
  • Year and Date: 2011-06-18
• [Presentation] 上肢の随意反復運動に応答した黒質網様部ニューロン-症例報告 (2011)
  • Author(s): 渡辺克成、佐藤澄人、平戸政史、好本裕平, 他
  • Organizer: 第32回関東機能的脳外科カンファレンス
  • Place of Presentation: 研究社英語センタービル(東京都)
  • Year and Date: 2011-04-03
• [Presentation] Globally-coupled system based dynamic analysis on thalamic LFPs of Parkinson's disease patients with tremor (2011)
  • Author(s): 渡辺克成、佐藤澄人、平戸政史、好本裕平, 他
  • Organizer: 第50回日本定位・機能神経外科学会
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテル広島(広島)
  • Year and Date: 2011-01-22
• [Presentation] パーキンソン病患者の振戦によって視床Vim核内に突然生じる同期活動について (2010)
  • Author(s): 渡辺克成
  • Organizer: 69回脳神経外科学会学術総絵
  • Place of Presentation: 福岡コンベンションセンター(福岡)
  • Year and Date: 2010-10-29
• [Presentation] パーキンソン病患者の視床の活動ダイナミズムに対する非線形解析 (2010)
  • Author(s): 渡辺克成、佐藤澄人、平戸政史、好本裕平, 他
  • Organizer: 31回関東機能的脳外科カンファレンス
  • Place of Presentation: 研究社英語センタービル(東京都)
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] Sudden Onset of Enhanced Synchronization of Intrathlamic Local Field Potentials during Tremor in Parkinsonian Patients (2010)
  • Author(s): 渡辺克成、佐藤澄人、平戸政史、好本裕平, 他
  • Organizer: 30回関東機能的脳外科カンファレンス
  • Place of Presentation: 研究社英語センタービル(東京都)
  • Year and Date: 2010-04-03
• [Presentation] パーキンソン病患者の視床Vim核内における正中神経刺激によるベータ/ガンマ帯域コヒーレンスの増加 (2009)
  • Author(s): 渡辺克成
  • Organizer: 第68回脳神経外科学会学術総会
  • Place of Presentation: 京王プラザホテル(東京都)
  • Year and Date: 2009-09-16
• [Presentation] 視床下核刺激術前後の病態解析 (2009)
  • Author(s): 宮城島孝昭, 渡辺克成, 平戸政史, 好本裕平
  • Organizer: 第29回関東機能的脳外科カンファレンス
  • Place of Presentation: 研究社英語センタービル(東京都)
  • Year and Date: 2009-09-05
• [Presentation] Increase of intrathalamic beta/gamma coherence caused by median nerve stimulation in patients with Parkinson's disease (2009)
  • Author(s): 渡辺克成
  • Organizer: 第28回関東機能的脳外科カンファレンス
  • Place of Presentation: 研究社英語センタービル(東京都)
  • Year and Date: 2009-04-04