発振現象を基盤とした革新的神経修飾法の開発

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 16H01605
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 濱田 雅 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (40708054)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 経頭蓋磁気刺激 / 発振現象 / 神経修飾 / 神経修飾法

Outline of Annual Research Achievements

昨年度は被験者の固有振動数に基づいて新しい神経修飾法であるquadripulse stimulation (QPS)のパラメータを可変させ、より効果のつよい神経可塑性が得られるか検討したものの結果として固有振動数の影響は少ないことが明らかになった。
今年度は神経修飾法のばらつきに発振現象がどのように関与しているのか、更に詳しく検討するため、よく用いられているtheta burst stimulation (TBS)を用いた。そしてTBSによる神経可塑性のばらつきに刺激強度が与える影響について検討した。TBSは50Hzのバースト刺激を5Hzで行うプロトコールであるが刺激強度の影響について系統的に調べられていなかったためである。
結果は個々人の最適刺激強度が異なることが明らかになった（Sasaki et al., Brain Stimulation, 2018)。このことと発振現象の関連について直接は今回検討しなかったものの、固有振動数への修飾が刺激強度に依存している可能性が示唆された。
また国際共同研究により、個人ごとにベースラインの神経興奮性のばらつき自体が、TBSのばらつきに影響を与えていることが明らかになった（Hordacre et al., Brain Stimulaiton,m 2017)。ベースラインの神経興奮性のばらつきが固有振動数と相関する可能性もあり、神経修飾の誘導に発振現象自体が大いに関与している可能性が示唆された。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] The University of Adelaide(オーストラリア)
• [Int'l Joint Research] University College London(英国)
• [Journal Article] The intensity of continuous theta burst stimulation, but not the waveform used to elicit motor evoked potentials, influences its outcome in the human motor cortex. (2018)
  • Author(s): Sasaki T, Kodama S, Togashi N, Shirota Y, Sugiyama Y, Tokushikge S, Inomata-Terada S, Terao Y, Ugawa Y, Hamada M
  • Journal Title: Brain stimulation Volume: 11 Issue: 2 Pages: 400-410
  • DOI: 10.1016/j.brs.2017.12.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Variability in neural excitability and plasticity induction in the human cortex: A brain stimulation study. (2017)
  • Author(s): Hordacre B, Goldsworthy MR, Vallence AM, Darvishi S, Moezzi B, Hamada M, Rothwell JC, Ridding MC.
  • Journal Title: Brain Stimulation Volume: 10 Issue: 3 Pages: 588-595
  • DOI: 10.1016/j.brs.2016.12.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Plasticity induced by non-invasive transcranial brain stimulation: a position paper. (2017)
  • Author(s): Huang Y, Lu M, Antal A, Classen J, Nitsche M, Ziemann U, Ridding M, Hamada M, Ugawa Y, Jaberzadeh S, Suppa A, Paulus W, Rothwell J
  • Journal Title: Clinical Neurophysiology Volume: 128 Issue: 11 Pages: 2318-2329
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2017.09.007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The effect of age on the homotopic motor cortical long-term potentiation-like effect induced by quadripulse stimulation (2017)
  • Author(s): Hanajima R, Tanaka N, Tsutsumi R, Enomoto H, Abe M, Nakamura K, Kobayashi S, Hamada M, Shimizu T, Terao Y, Ugawa Y
  • Journal Title: Exp Brain Res Volume: 235 Issue: 7 Pages: 2103
  • DOI: 10.1007/s00221-017-4953-0
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Variability in Response to Quadripulse Stimulation of the Motor Cortex (2016)
  • Author(s): Nakamura K., Groiss S.J., Hamada M., Enomoto H., Kadowaki S., Abe M., Murakami T., Wiratman W., Chang F., Kobayashi S., Hanajima R., Terao Y., Ugawa Y.
  • Journal Title: Brain Stimulation Volume: 9 Issue: 6 Pages: 859
  • DOI: 10.1016/j.brs.2016.01.008
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/e43b4d03-2322-4e3d-b65d-94790ac9e329
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Current direction - basic physiology and plasticity (2017)
  • Author(s): Hamada M
  • Organizer: 2nd International Brain Stimulation Conference
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2017-03-05
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Brain stimulation and neuromodulation of neurodegenerative disorders. (2016)
  • Author(s): Hamada M
  • Organizer: 2016 Japanese-American Kavli Frontiers of Science symposium
  • Place of Presentation: Irvine, California
  • Year and Date: 2016-12-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Plasticity of human motor and sensory cortices induced by non-invasive brain stimulation (2016)
  • Author(s): Hamada M
  • Organizer: 10th ICME (CME2016)
  • Place of Presentation: Utsunomiya Japan
  • Int'l Joint Research / Invited