Improvement of physical and mental functions through body modulation and neuromodulation

• Project/Area Number: 21H04425
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 10:Psychology and related fields
• Research Institution: Waseda University
• Principal Investigator: 大須 理英子 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (60374112)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ウーシサーリ マルリカ・ヨエ 沖縄科学技術大学院大学, 神経活動リズムと運動遂行ユニット, 准教授 (30799656) ; 熊野 宏昭 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (90280875) ; 吉田 太樹 藤田医科大学, 保健衛生学部, 助教 (90880823)
• Project Period (FY): 2021-04-05 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥41,470,000 (Direct Cost: ¥31,900,000、Indirect Cost: ¥9,570,000); Fiscal Year 2025: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2023: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2022: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2021: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
• Keywords: 脳機能 / 非侵襲脳刺激 / 脳刺激 / 非侵襲刺激

Outline of Research at the Start

心身ともに良好な状態であることを指す「ウェルビーイング」が健康の指標として注目を集めているが、どのような脳の状態が良好であるのかについての研究は端緒についたばかりである。本研究では、脳のネットワークの同期協調状態や、他者と関わる社会的環境における複数の人の脳の同期協調状態が、「心身の良好な状態」と関係があるかどうかを探ることを目指す。非侵襲脳刺激や身体動作によって神経活動にモジュレーションを加えて脳内・脳間の同期協調状態を変化させる手法により検証する。また、ヒトを対象とした実験に加え、マウス実験系を確立するとともに、神経疾患や精神疾患への臨床応用可能性についても検討する。

Outline of Annual Research Achievements

１）ヒト脳内・脳間ネットワークへの介入手法の開発と検証
非侵襲脳刺激や身体動作によって、個体内の複数脳部位、個体間の脳活動を修飾する手法を検討する。さらに、これらの介入により、ネットワークの状態を変調し、行動や心的状態に変化を誘導しうるかどうかを検証する。個体内ではDMNを反映する脳波や注意機能について、個体間では協調動作や社会的関係などについて変化が見られるかを評価することを目指す。本研究期間においては、介入の対象となるネットワークを同定するため、注意課題実施中における脳波を計測し、注意が向いている場合と注意が逸れている場合の各脳部位の状態と結合状態を推定した結果、注意が逸れている場合に特に結合が高くなる部位があり、それがADHD傾向と逆相関することが明らかになった。また、個体間については、初対面と知り合い同士で協調動作中の2つの脳の連携をグラフ理論の指標で比較したところ、初対面のほうがより連携することが判明した。
２）マウスによる神経基盤の解明
研究分担者のUusisaari氏とともに、マウスを対象に、自由に行動できる環境において、モーションキャプチャーを利用し、社会性を示す細かなしぐさや姿勢、注意の方向などを定量化するシステムを構築した。マウスの幸福度を変化させ、姿勢の変化で幸福度を検出できるかどうかの検証を開始した。
３）精神疾患・神経疾患への応用可能性の検討
光刺激や経頭蓋静磁場刺激などの比較的新しく、また相対的に安価な装置について、精神疾患・神経疾患への応用可能性について研究分担者の熊野氏・吉田氏と検討した。スピーチ課題実施前に、経頭蓋静磁場刺激による介入を実施した結果、社交不安傾向の高い人において、自己注目に関連する主観評価が改善する傾向が観察された。また、その時に脳血流が低下することも示された。自己注目は社交不安の重要な要因であり、臨床応用への可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

COVID19の影響は概ね解消され、人を対象とした実験・マウスの実験双方を進めることが可能となった。繰越により2023年度に引き続き研究を実施し、また一部実験内容を修正することにより概ね順調に進みつつある。

Strategy for Future Research Activity

１）ヒト脳内・脳間ネットワークへの介入手法の開発と検証
脳内・脳間いずれにおいても、これまでの計測実験による結果をベースとし、刺激による介入実験を進める。脳内ネットワークについては、論文投稿を目指す。
２）マウスによる神経基盤の解明
マウスの幸福度を変化させ、その指標となる動作を同定し、検証する。学会発表を目指す。
３）精神疾患・神経疾患への応用可能性の検討
社交不安については、前頭極だけでなく、側頭頭頂接合部も関連していると言われているので、スピーチ課題中の側頭頭頂接合部の活動を計測し、社交不安において過活動がみられるかどうか確認する。また、経皮的耳介迷走神経刺激による介入と学習の関連についてデータを取得したので、解析し、学会発表を目指す。

Research Products

• [Journal Article] Tackling social anxiety with targeted brain stimulation: investigating the effects of transcranial static magnetic field stimulation on self-focused attention (2024)
  • Author(s): Tomita Nozomi、Katayama Hiroki、Kurihara Yuto、Takahashi Toru、Shibata Sumiya、Mima Tatsuya、Osu Rieko、Kumano Hiroaki
  • Journal Title: Frontiers in Behavioral Neuroscience Volume: 18 Pages: 1-13
  • DOI: 10.3389/fnbeh.2024.1373564
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The topology of interpersonal neural network in weak social ties (2024)
  • Author(s): Kurihara Yuto、Takahashi Toru、Osu Rieko
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 14 Issue: 1 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1038/s41598-024-55495-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficacy of neurofeedback training for improving attentional performance in healthy adults: A systematic review and meta-analysis (2024)
  • Author(s): Kimura Ikko、Noyama Hiroki、Onagawa Ryoji、Takemi Mitsuaki、Osu Rieko、Kawahara Jun-ichiro
  • Journal Title: Imaging Neuroscience Volume: 2 Pages: 1-23
  • DOI: 10.1162/imag_a_00053
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Attentional Bias to Facial Expressions Based on Positive and Negative Evaluation from Others in Healthy University Students (2023)
  • Author(s): 亀谷 知麻記、富田 望、武井 友紀、梅津 千佳、熊野 宏昭
  • Journal Title: Japanese Journal of Behavioral and Cognitive Therapies Volume: 49 Issue: 1 Pages: 1-10
  • DOI: 10.24468/jjbct.21-022
  • ISSN: 2433-9040, 2433-9075
  • Year and Date: 2023-01-31
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Influence of motivation on rehabilitation outcomes after subacute stroke in convalescent rehabilitation wards (2023)
  • Author(s): Yoshida Taiki、Otaka Yohei、Kitamura Shin、Ushizawa Kazuki、Kumagai Masashi、Yaeda Jun、Osu Rieko
  • Journal Title: Frontiers in Neurology Volume: 14 Pages: 1185813-1185813
  • DOI: 10.3389/fneur.2023.1185813
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pavlovian-based neurofeedback enhances meta-awareness of mind-wandering (2023)
  • Author(s): Kawashima Issaku、Nagahama Toru、Kumano Hiroaki、Momose Keiko、Tanaka Saori C.
  • Journal Title: Neural Networks Volume: 158 Pages: 239-248
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2022.11.024
  • NAID: 130008126909
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Triggers of self-focused attention: an ecological momentary assessment study (2023)
  • Author(s): Nanamori Mao、Tomita Nozomi、Kametani Chiaki、Matsuda Naomi、Kumano Hiroaki
  • Journal Title: BioPsychoSocial Medicine Volume: 17 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1186/s13030-023-00273-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pupil Diameter Variability Associated with Mind Wandering with and without Intention (2023)
  • Author(s): 佐藤 瑠美、管 思清、片山 広大、富田 望、熊野 宏昭
  • Journal Title: Japanese Journal of Behavioral Medicine Volume: 28 Issue: 2 Pages: 42-50
  • DOI: 10.11331/jjbm.28.42
  • ISSN: 1341-6790, 2188-0085
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Motivation for Rehabilitation in Patients with Stroke (2022)
  • Author(s): Otaka Yohei、Yoshida Taiki、Oyake Kazuaki、Tanaka Satoshi、Osu Rieko
  • Journal Title: The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine Volume: 59 Issue: 3 Pages: 260-264
  • DOI: 10.2490/jjrmc.59.260
  • ISSN: 1881-3526, 1881-8560
  • Year and Date: 2022-03-18
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Relationships Between Social Anxiety Symptoms, Attentional Bias Toward Emotional Faces, and Metacognitive Beliefs About Focused Attention (2022)
  • Author(s): 南出 歩美、富田 望、亀谷 知麻記、武井 友紀、梅津 千佳、熊野 宏昭
  • Journal Title: Japanese Journal of Behavioral and Cognitive Therapies Volume: 48 Issue: 1 Pages: 47-60
  • DOI: 10.24468/jjbct.20-038
  • ISSN: 2433-9040, 2433-9075
  • Year and Date: 2022-01-31
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Difference in gaze control ability between low and high skill players of a real-time strategy game in esports (2022)
  • Author(s): Jeong I, Nakagawa K, Osu R, Kanosue K.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 17 Issue: 3 Pages: e0265526-e0265526
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0265526
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 心身のインタラクションから考えるウェルビーイング (2022)
  • Author(s): 大須理英子
  • Journal Title: 体育の科学 Volume: 72 Pages: 266-270
• [Journal Article] Effect of a Mindfulness-Based Intervention on Self-Compassionate Behaviors: A Randomized Controlled Trial (2022)
  • Author(s): Uchida Taro、Takahashi Toru、Sugiyama Fukiko、Kikai Tomoki、Nitta Yusuke、Kumano Hiroaki
  • Journal Title: Psychological Reports Volume: - Issue: 6 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1177/00332941221080410
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The patterns of acceptance, mindfulness, and values for Japanese patients with type 2 diabetes mellitus: a web-based survey (2022)
  • Author(s): Saito Junichi、Kumano Hiroaki
  • Journal Title: BioPsychoSocial Medicine Volume: 16 Issue: 1 Pages: 1-1
  • DOI: 10.1186/s13030-022-00236-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Validity and Reliability of the Short Form of the Five Facet Mindfulness Questionnaire in Japan (2022)
  • Author(s): Takahashi Toru、Saito Junichi、Fujino Masahiro、Sato Masashi、Kumano Hiroaki
  • Journal Title: Frontiers in Psychology Volume: 13 Pages: 1-1
  • DOI: 10.3389/fpsyg.2022.833381
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 経頭蓋静磁場刺激が自己注目状態時の前頭前野に与える影響の予備的検討 (2021)
  • Author(s): 片山広大, 富田望, 二瓶穂香, 髙橋徹, 栗原勇人, 芝田純也, 美馬達哉, 大須理英子, 熊野宏昭
  • Journal Title: 早稲田大学臨床心理学研究 Volume: 21 Pages: 35-41
  • NAID: 120007178151
  • Peer Reviewed
• [Presentation] How minds move matter - on computation below cognition. (2024)
  • Author(s): Marylka Yoe Uusisaari
  • Organizer: Tampere Gamification Group meeting
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] “Information”: brain activity seen through the information landscape of animal. (2024)
  • Author(s): Marylka Yoe Uusisaari
  • Organizer: Tohoku Creativity Forum
  • Invited
• [Presentation] Interpersonal Neural Synchronization during Mutual Prediction in Ball Catching Task. (2024)
  • Author(s): Yuto Kurihara, Reiji Ohkuma, Ayaka Tsuchiya, Sae Franklin, David Franklin, Rieko Osu
  • Organizer: Society for Social Neuroscience
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脳科学・心理学は「こまりごと」の解決を支援しうるか？ (2024)
  • Author(s): 大須理英子, 大隈玲志, 富田望, 熊野宏昭
  • Organizer: 電子情報通信学会総合大会
  • Invited
• [Presentation] Neuroscience in Social Applications (2024)
  • Author(s): Rieko Osu
  • Organizer: The 53rd NIPS International Symposium
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Behavioral and neural analysis of mutual predictive joint action. (2023)
  • Author(s): Yuto Kurihara
  • Organizer: The 5th Annual Neuromechanics and Motor Control Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 集中状態とマインドワンダリング状態におけるROIに基づくネットワーク間 機能的結合の違いについての検討:EEG研究 (2023)
  • Author(s): 厳 翔, 高橋 徹, 伊東 正登, 栗原 勇人, 大須 理英子
  • Organizer: 第33回 日本神経回路学会 全国大会
• [Presentation] EEGを用いた安静時および持続的注意時のデフォルトモードネットワークの機能的結合と注意との関係 (2022)
  • Author(s): 厳翔, 高橋徹, 伊東正登, 栗原勇人, 大須理英子
  • Organizer: Neuro2022
• [Presentation] Effect of subjective evaluation of emotion on the emotion itself: Investigation by Frontal Alpha Asymmetry using Electroencephalography (2022)
  • Author(s): 伊東正登, 髙橋徹, 栗原勇人, 大須理英子
  • Organizer: Neuro2022
• [Presentation] Animal intelligence: what and where is it (2022)
  • Author(s): Marylka Yoe Uusisaari
  • Organizer: OIST/Humanoids 2022 Joint Workshop
  • Invited
• [Presentation] 運動学習とニューロリハビリテーション (2021)
  • Author(s): 大須理英子
  • Organizer: ヒューマンロコモーション拡張技術協議会