縦断的脳イメージングによる脳可塑性の解明と脳可塑性促進法の開発

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J10825
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• Principal Investigator: 疋島(笠原) 和美 沖縄科学技術大学院大学, 神経計算ユニット, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2018-03-31
• Keywords: Brain Machine Interface / Brain Computer Interface / 経頭蓋直流電気刺激 / tDCS / 個人差 / 安静時脳機能結合

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、患者一人ひとりの脳の状態に合わせた効率的なリハビリテーション支援法開発への基礎的知見を得ることである。ブレイン・マシン・インターフェイス（Brain Machine Interface；BMI）は、病気や怪我により失った脳機能を補う新しい「神経補綴技術」である。近年、運動機能障害におけるリハビリテーションにBMIを併用することで、治療効果が促進することが報告され、臨床応用への期待が高まっている。一方、BMIの操作には個人差があり、うまく使いこなせない被験者も多い。この個人差は、BMIの臨床応用を妨げる大きな要因のひとつである。申請者は、このBMIの操作能力の個人差を経頭蓋直流電気刺激（Transcranial Direct Durrent Stimulation；tDCS）によって改善できると考え、その仮説を実験的に検証するとともに、その効果が脳に与える影響をMRI計測により評価した。
BMI操作成績を向上させる目的で実施した陽極刺激群は、Sham刺激群に比べ、MRIで計測される安静時脳機能結合が、刺激直下の運動野－尾状核間、運動野－小脳間で増加していた。一方、申請者の仮説に反して、陽極電気刺激群はSham刺激群に比べBMIの操作成績が減少した。陽極刺激による脱同期の増加は、Control時で顕著であり、BMI操作時には増加が小さかった。これらの結果は、陽極刺激がベースラインの脱同期を増加させてしまったため、BMIを操作するには既に増加しているControl時よりもさらに脱同期を増加させる必要があり、難しかったと推測する。以上の結果は、BMIの操作に対するtDCSの限界を示しており、申請者が目標とする手法の開発を実現するために非常に重要な知見となる。この成果は、来年度の神経科学会で発表予定であり、今後さらに解析を進め論文として発表する。他に2本の関連論文も投稿中であり、次年度の採択を目指す。

Current Status of Research Progress

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

Reason

17名の被験者の実験と解析を終了し、順調に進展している。次年度は、学会発表と論文投稿を行い、研究成果を公開する。

Strategy for Future Research Activity

7月に予定されている神経科学会に抄録が採択され、発表予定である。また、すぐに論文執筆を始めており、必要に応じて追加の実験や解析を行う。