2017 Fiscal Year Research-status Report
極限状態で高次認知機能を維持するための基幹脳活性法の開発と臨床応用
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16K01307
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
片桐 祥雅 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所グリーンICTデバイス先端開発センター, 研究マネージャー (60462876)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川原 靖弘 放送大学, 教養学部, 准教授 (10422403)
瀬藤 乃理子 甲南女子大学, 看護リハビリテーション学部, 准教授 (70273795)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 事象関連深部脳活動法 / 背側前部帯状回 / 脱賦活 / ネットワークダイナミクス / 外発性随意運動 / 反応抑制 / 血糖値スパイク / ストレス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
予測行動及び外発性随意運動を制御する深部脳機能のメカニズム解明とその結果演繹される深部脳活動賦活法を探索し以下の成果を得た。
新たに開発した事象関連深部脳活動法により、背側前部帯状回が認知活動で担う中心的役割を解明した。その結果、良好な認知機能遂行と高い相関にある背側前部帯状回の脱賦活は学習時の神経の短期可塑性に関連する可能性があることを明らかにした。この知見を基盤に、予測行動及び外発性随意運動制御時の深部脳活動の特徴を外部信号への同期運動試験から抽出した結果、周期的刺激は反応抑制機能を低下させ予測による内発性の誤動作を誘導するものの、位相揺揺らぎのある外部信号に対しては内発性の誤動作を抑制し外部刺激に追従する外発性随意運動を正しく表出できること、この正しい運動表出では確かに背側前部帯状回が脱賦活していることを明かにした。
一方、極限状態でのストレスを評価するため、シフト勤務看護師を対象に、連続14日間に渡り血糖値をモニタリングし、食事時間を基準に前１時間後３時間の血糖値推移パターンの特徴を平日、休日及びシフト勤務日に分けて加算平均により抽出した。その結果、シフト勤務前日に血糖値スパイクが出現する傾向にあることがわかった。これは勤務前の心理的ストレスが血糖値スパイクの出現に関与していることを示唆するものであると認められた。
なお被験者試験は、ヘルシンキ宣言に基づき、倫理員会の承認を経たプロトコルによりインフォームドコンセントが得られたボランティアに対して実施するとともに、実験責任者以外の情報管理者を擁立して試験情報の保管・管理を行うなど個人情報保護に配慮した。
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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
本研究は極限状態下で高次脳機能を維持する深部脳活動の役割を解明し、その知見に基づき認知機能を維持するための方法を実現するとともに、代償的に発生するストレス負荷による疾患罹患リスクを回避するための方策を探索することであった。この研究目標に対し、予測行動による誤動作を外発性随意運動により抑制するための位相揺らぎ刺激法が有効であることを検証できたことから、極限状態で認知機能を維持する方法を実現する見通しを得た。またこうした誤動作の抑制はdACCの脱賦活により実現されていることを突き止め、上部脳幹モノアミン神経活動を賦活することが良好な認知機能遂行に有効であることを明かにした。深部脳活動度と免疫能とが相関することから、深部脳を賦活することで認知活動の維持と疾患罹患リスクの回避を両立できる見通しを得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
短期可塑性（STP）と関連する可能性がある背側前部帯状回（DACC）の脱賦活が極限状態下で高次脳機能維持に必須であることをワーキングメモリ課題に拡張して検証し、高次脳機能維持におけるDACCの役割の全貌を解明する。
さらにSTPに必要なエネルギーを供給するため血糖値スパイクが代償的に出現しているかシフト勤務看護師を対象に検証するとともに、ω３等を用いた神経保護作用を有するサプリメンテーションによる介入試験（群間比較試験）を実施することで代償的血糖値スパイク出現が防止できるか検証する。
被験者試験は、ヘルシンキ宣言を遵守し，倫理員会の承認を経てインフォームドコンセントが得られたボランティアを対象とすることはもとより、被験者の個人情報保護及び安全性の確保を担保した上で実施する。
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| Causes of Carryover |
理由：本研究で開発した脳波による事象関連深部脳活動法は従来の核磁気共鳴画像法の時間分解能の限界を打破し、高速で深部脳活動をモニタすることを可能とした。この新たな方法により睡眠が障害された極限状態において認知機能を維持するための本質としてノルアドレナリン神経系による自己刺激仮説に到達した。これにより、課題の訴求点を絞り込むことができ、予定していた物品の購入費が節約できた。次年度では、予定していたシフト勤務看護師に対する臨床試験計画に新たにノルアドレナリン神経系を評価する項目を付加し、群間比較試験デザインに基づく臨床試験を実施するとともに節約した費用を付加した試験項目を実施するための費用に充当することとした。
使用計画：ノルアドレナリン神経系を評価するため、対照群（シフト勤務看護師）及びコントロール群（日勤）各々約５０名（合計１００名）を対象に，連続血糖値センサー及びインスリン抵抗性評価用尿中Cペプチド測定キット等の購入に充当する。
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