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脳卒中後疼痛の発症を予測する神経活動バイオマーカーの確立と新たな治療戦略の創出

Research Project

Project/Area Number 23K27949
Project/Area Number (Other) 23H03259 (2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023)
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionNiigata University of Health and Welfare

Principal Investigator

長坂 和明  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (70833812)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 南部 篤  生理学研究所, システム脳科学研究領域, 特別協力研究員 (80180553)
大西 秀明  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90339953)
Project Period (FY) 2023-04-01 – 2027-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywords脳卒中後疼痛 / バイオマーカー / 慢性疼痛 / 神経活動 / 視床痛 / 脳卒中 / 電気生理学計測 / 島皮質 / 光遺伝学 / 興奮抑制バランス
Outline of Research at the Start

脳卒中から数週間後に“脳卒中後疼痛”と呼ばれる、難治性の疼痛症状が出現することがある。近年、この病態に関連する神経可塑性が報告されてきているが、症状と可塑性の時間的な前後関係を示した研究はなく、発症を予測するバイオマーカー発見にはまだ至っていない。本研究では、動物モデルを用いて皮質の神経活動から発症を予測するバイオマーカーを確立することを目的とする。さらに、このバイオマーカーを指標に、適切なタイミングで神経細胞の活動に介入し、将来的な症状出現の個体運命を変えられるのか検証する。

Outline of Annual Research Achievements

脳卒中の数日~数週間後に患者はしばしば病的な痛みを訴える。これは“脳卒中後疼痛”と呼ばれ、様々な脳領域で病態に関連する神経可塑性が報告されている。しかし、症状と可塑性の時間的な前後関係を示した研究はなく、発症を予測するバイオマーカー発見にはまだ至っていなかった。本研究の目的は、当病態のげっ歯類モデルを対象に集団レベルの神経活動を計測し、発症を予測するバイオマーカーとしての有用性を検証することで、それを確立することであった。2023年度はげっ歯類モデルの確立および神経活動計測の部位の選定を行った。脳卒中後疼痛の原因領域の一つである視床の外側基底部にコラゲナーゼ(type IV)を微量注入することで限局的な出血損傷を作成した。この動物に対し、フォンフレイフィラメントおよびアセトン試験を用いて経時的に行動学的評価を行い、異痛症および寒冷過敏症の発症をモニターした。この結果、予想に反して、損傷後比較的早期(2週程度)に両症状が出現する傾向があることを確認した。コラゲナーゼ投与後2週のモデル動物に対し、内因性シグナルを検出する広視野光学イメージングを用いて検証したところ、損傷半球の一次体性感覚野や二次運動野、島皮質において異常な活動の増大を示唆する結果を得た。一方で、損傷反対側では皮質の活動が減弱していることを見出した。このようなイメージングで得られた情報から、電気生理学的神経活動データを計測する座標を得ることができ、次年度実施に向けて準備を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

当初は電気生理学的計測をワイアレスの埋め込み式多点電極にて長時間行う予定であったが、円安に伴う購入予算の問題で断念した。しかし、有線で、かつシングル電極でも安定的に計測することができることも確認できたため、計測手段を微修正することで目的に沿った研究が実施できると思われる。また、代替的に行った広視野神経活動イメージングによって、脳卒中後疼痛に関連すると思われる異常な皮質の神経信号も検出できており、おおむね順調に進展しているとした。

Strategy for Future Research Activity

自由行動下での神経活動計測のために、電極配置や期間など最適な条件を決めると共に、光遺伝学的手法のセットアップを始める。また、これまで得られたデータの論文化を進める。

Report

(1 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2023

All Presentation (6 results)

  • [Presentation] 低頻度および高頻度の反復経頭蓋磁気刺激が疼痛関連の脳活動に与える影響2023

    • Author(s)
      長坂和明、松田圭司、肥後範行
    • Organizer
      第29回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 青斑核への持続的な電気刺激が一次体性感覚野における神経応答へ与える影響2023

    • Author(s)
      鈴木孝昇、長坂和明、大槻智史、大鶴直史、大西秀明
    • Organizer
      第29回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳梁膨大後部皮質から前頭前野領域への神経回路に対する電気生理学的研究2023

    • Author(s)
      長尾彩音、長坂和明、小川有生人、大西秀明
    • Organizer
      第29回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 一次運動野への異なる周波数の電気刺激が一次体性感覚野の神経活動に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      長尾彩音、長坂和明、鈴木孝昇、小川有生人、大西秀明
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳幹部出血が機械刺激および寒冷刺激に対する逃避行動へ与える影響-新規脳卒中後疼痛モデル動物の確立に向けて-2023

    • Author(s)
      小川有生人、長坂和明、鈴木孝昇、長尾彩音、大鶴直史、大西秀明
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 扁桃体の事前損傷が脳卒中後疼痛の発症に与える影響2023

    • Author(s)
      渡辺佳音,長坂和明,長尾彩音,大鶴直史,大西秀明
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2023-04-18   Modified: 2024-12-25  

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