2016 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature |
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| Project/Area Number |
15H05875
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
飛松 省三 九州大学, 医学研究院, 教授 (40164008)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松橋 眞生 京都大学, 学際融合教育研究推進センター, 特定准教授 (40456885)
麻生 俊彦 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (50397543)
小池 耕彦 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 助教 (30540611)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経振動 / 非侵襲的脳刺激法 / 高次脳機能 / 広域ネットワーク解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「目的」先端的脳機能計測によるヒューマンネーチャーの解明である。これを達成するために、1) 認知と非侵襲的脳刺激による神経揺らぎの生理学的意義の解明、2) 高次脳機能の広域ネットワーク解明、の2つのテーマにおいて実験系を組み研究を行う。
「研究方法・計画」用いた手法は、脳磁図(MEG)、機能的MRI、硬膜下電極による皮質脳波記録である。プロジェクトの2年目であるため、初年度に立ち上げた複数のプロジェクトの実行に移った。課題負荷中の神経ゆらぎをネットワーク解析し、機能的結合度から高次脳機能との関連を検討した。また、安静時・課題負荷時の神経揺らぎの生理学的意義と磁気(TMS)・電気刺激(tACS)による脳機能の振動調節の介入を行った。
「今年度の研究成果」1) 内側側頭葉てんかんの海馬硬化側では、聴覚入力の調節機能が低下していることが分かった。海馬は記憶との関連が深いが、聴覚入力の調節もしており、それが側方性と関連することを初めて示した。2) 健常人において、作業記憶課題遂行時の神経揺らぎをMEGで記録し、MR spectroscopyによるGABA/Gluとの関連を検討した。神経揺らぎは、課題遂行の効率性を調節していることが分かった。3) 硬膜下電極の直接電気刺激による前頭葉との機能結合度は睡眠ステージで調節を受け、ノンレム睡眠で亢進することが分かった。これは、ノンレム睡眠時でのてんかん発作増加と関連することが示唆された。4) 他班とのコラボでは、B03班と「回転する蛇錯視時の脳磁図計測データ」について共同研究を開始した。これは、刺激に時間的に同期しない内因性振動を見える化する
研究であり、H29年度以降も継続して研究する。
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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
九大にあるMEGは、H27年度においてオーバーホール並びにシステムのアップグレードを行った。しかしながら、コンピュータ・システム内のボードをすべて交換しなかったため、経年劣化した分の交換が必要となった。そのため、当初計画していたプロジェクトの進行に少し遅れが生じ、研究費を繰り越しした。しかし、共同研究体制は十分に構築されており、研究論文も一流国際誌に掲載されたので、概ね順調に進展していると判断している。
以下の3つの重要な知見が得られたので、ヒューマンネーチャーの解明のためにさらなる研究を継続する。1) 内側側頭葉てんかんの海馬硬化側では、聴覚入力の調節機能が低下しており、海馬は記憶だけでなく、聴覚入力も調節をしていることが分かった。また、それが側方性と関連することを初めて示した。2) 健常人において、作業記憶課題遂行時の神経揺らぎをMEGで記録し、MR spectroscopyによるGABA/Gluとの関連を検討した。GABA/Gluと神経揺らぎの関連から、GABA/Gluの変動が課題遂行時の効率を調節していることが分かった。3) 硬膜下電極の直接電気刺激による前頭葉との機能結合度は睡眠ステージで調節を受け、ノンレム睡眠で亢進することが分かった。これは、前頭葉てんかんの発作がノンレム睡眠時で増加するという臨床的所見と一致することが示唆された。
他班とのコラボでは、B03班と「回転する蛇錯視時の脳磁図計測データ」について共同研究を開始した。これは、刺激に時間的に同期しない内因性振動を見える化する研究である。脳の内因性揺らぎと視覚認知との関連は、神経科学の領域では、ホットな話題である
ので、成果が期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験は概ね順調に進行している。MEGのボードの問題はあるが、交換すれば問題なく稼働するので、研究の大きな支障とはならない。本プロジェクト研究を通じて、派生的に捉えられたいくつかの結果を基に、H29年度も実験を継続する。特に、安静時・課題負荷時の神経揺らぎの生理学的意義と磁気(TMS)・電気刺激(tACS)による脳機能の振動調節の介入に焦点を当てる。tACSでは刺激周波数依存性の運動野の可塑性誘導を見出した。脳の領域には固有のリズムがあるので、内因性のリズムと外的振動との因果関係を研究する。認知症、てんかん、自閉症など広域ネットワークの障害が予想される疾患を主な対象としながら、「ヒューマンネーチャーとは何か」という命題の本質を突き詰めて行く。脳機能の結合性をどのような指標でどう解析するかは未知の領域でもある。これらの点を踏まえて、共同研究者、連携協力者、大学院生と更なる連携を深めながら、研究を進めて行く。
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[Book] てんかん外来2016
Author(s)
荒木 信夫、辻 貞俊
Total Pages
222
Publisher
メジカルビュー社
ISBN
978-4-7583-0385-9
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[Book] 臨床神経内科学2016
Author(s)
平山惠造、廣瀬源二郎、田代邦雄、葛原茂樹
Total Pages
970
Publisher
南山堂
ISBN
978-4-525-24766-9
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