Neural basis of central sensitization in chronic pain explored by multimodal magnetic resonance imaging
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22K09103
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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 55050:Anesthesiology-related
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| Research Institution | Jikei University School of Medicine |
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Principal Investigator |
倉田 二郎 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (50349768)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 機能的磁気共鳴画像法 / 慢性痛 / 安静時機能的磁気共鳴画像法 / 拡散強調画像法 / 三次元高精細解剖画像法 / オフセット鎮痛 / 下行性疼痛修飾系 / 報酬系 / 中枢性感作 / 縦断的解析 / 脳バイオマーカー |
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| Outline of Research at the Start |
痛みが慢性的に続く時、脳の神経細胞や回路が「痛みを感じやすい」状態に変化しており、これを中枢性感作と呼びます。私たちは、そのメカニズムを解明するため、慢性痛患者を対象に、磁気共鳴画像法を使って脳の形態や機能の変化を捉え、痛みの様々な症状と関連付ける研究を行います。
具体的には、痛みによる脳の反応性、回路の繋がり方、大脳皮質の体積などの変化を調べます。更に、痛みの減少を実際より大きく感じる「オフセット鎮痛」に関わる脳活動を調べ、自ら痛みを抑える下行性疼痛修飾系や、痛みが減る喜びを担う報酬系の働きを評価します。
以上から、痛みを感じる脳と抑える脳のアンバランスが中枢性感作であるという仮説を検証します。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本学3テスラMRIを痛み研究用に整備し、オフセット鎮痛を含む熱痛み刺激による機能的磁気共鳴画像法(fMRI)、安静時fMRI、拡散強調画像法、三次元高精細解剖画像法を含むマルチモーダルMRIを施行する環境を整えた。熱痛み刺激には他施設から貸与されたPATHWAY(Medoc社)を用い、前年度科研費で購入した同期装置(フィジオテック社)で熱刺激ーfMRIを完全同期するシステムを維持した。2022年度は、7名の慢性痛患者と2名の健康被験者を対象に、オフセット鎮痛を含む心理物理試験とマルチモーダルMRIを施行した。個々の患者から得られた結果を患者本人にフィードバックする診療を並行して行った。
これまでに蓄積した25名の慢性痛患者および20名の健康被験者からのデータを対象に、心理物理指標と様々な脳画像解析結果を関連付ける解析を継続、以下の知見を得た。1)慢性痛患者は痛み感覚減衰が遅く、痛み消失後に中側頭回と頭頂感覚連合野での賦活が持続し、これらが痛み破局化指数の反芻成分と関連する。健常者では前頭前皮質がこのようなafter-pain activityを消去する。2)慢性痛患者は半球間交連線維と皮質視床間白質の機能が減弱し、これらが認知・情動障害とオフセット鎮痛潜時と関連する。3)慢性痛患者はオフセット鎮痛が減弱し、これが視床と上側頭回の陰性賦活と、上前頭前回の陽性賦活の減弱に関連する。これらの知見を2022年9月の国際疼痛学会(トロント)で発表し、さらに2023年6月の日本麻酔科学会で発表する予定である。現在これらの3演題を元に原著論文を作成中であり、2023年度中の出版を見込んでいる。
最も重要な知見として、慢性痛患者における脳内疼痛認知機構には、中側頭回におけるafter-pain activityの増強、前頭前皮質の抑制機能低下、半球間抑制の減弱が含まれる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度までの課題の内容を引継ぎ、さらに発展させる形で研究を行っており、慢性痛患者を含む被験者のリクルートや心理物理試験およびマルチモーダルMRIを円滑に施行できる環境が整っている。研究代表者と大学院生4名による研究体制が確立し安定して運営されている。大学院生が各自、自学自習およびセミナー参加により常に新しい画像解析法を修得し、毎週の精読会を行い、協力しながら研究スキルを高め合っている。
我々は、痛み刺激完全同期による賦活fMRI、多角的な脳画像情報を同時に取得するマルチモーダルMRIという、世界的にも最先端の技術を蓄積し駆使している。したがって、脳画像解析から得られる極めて多様な情報から、様々な仮説を自由に検証する実験系を有し、若手研究者の好奇心と意欲を活かせるという特徴をもつ研究室である。
また、コロナ禍が収束により、3年間にわたりデータ収集や解析に支障を来した時代が終わり、従来通りの研究体制が回復してきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、オフセット鎮痛を含む心理物理指標とマルチモーダルMRIを、慢性痛患者と健康被験者で施行し、さらに患者では治療後の変化を同定する縦断的研究をさらに活発に行う予定である。これにより、慢性痛の症状変化と脳画像変化との因果関係に対する洞察をより高い確度で行うことが可能となる。さらに、これらの情報から、「脳における痛みの感作とは何か」という、本研究課題の大きな命題に答えていく所存である。
一方、他施設から貸与されている熱刺激装置PATHWAYが老朽化し、動作が不安定になる傾向がある。したがって、本研究を推進するためには、MRI対応型の熱痛み刺激装置とモニタリング装置などを新しく購入し、装置を刷新する必要がある。そのために1,000万円程度の資金を必要とし、本研究課題による研究費に加えて別の大型研究費を獲得する必要に迫られている。
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Report
(1 results)
Research Products
(10 results)
