2018 Fiscal Year Annual Research Report
Optimal Brain Stimulation Based on Computations: Application to Personalized Rehabilitation
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17H00869
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平田 晃正 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 悟志 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (10545867)
定藤 規弘 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 教授 (00273003)
大高 洋平 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (00317257)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 電気薬学 / 脳刺激 / リハビリテーション / 電磁界シミュレーション / ニューロモ デュレーション / 最適化 / 支援システム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、MR装置による高解像度構造MRI実験に基づく、人体頭部モデルの構築のさらなる高精度化を実施した。分解能0.25mmと0.5mmの超高解像度で解剖精緻な脳内電流分布モデルを用いた場合の、組織の判別が物理計算に与える影響について検討を行い、脳骨髄液のモデル化の影響が大きいことなどを確認した。これは、順問題としての脳電図の位置推定問題などでの傾向と合致することなどを確認した。また、最終目標であるリハビリ応用を見据え、小脳への電気刺激を念頭にした解析を実施した。
MR画像を用いた脳内電流分布計算実験患者ごとの最適刺激ソフトウェア開発を念頭に入れ、研究1で構築した電気的頭部モデルに電極の位置および形状の添付を変化させるインターフェイスを開発した。昨年度から継続し、個々人の組織構成によるものに加え、電極の配置、電極の大きさなどに対するシミュレーションを自動化するソフトウェアインターフェイスを構築した。さらに、臨床研究で重要となる運動野周辺に誘導される電流ばらつきについて統計処理を行うとともに、計算結果との比較について予備的な検討を行った。具体的には、物理解析で示された一次運動野付近における電流密度の個人差と、tDCSによる運動皮質興奮性増大の個人差の相関について、一次運動野へのtDCS実施前後に、磁気刺激により誘発されるMEPを計測し、運動皮質興奮性増大の個人差を評価した。その結果、物理シミュレーションで示された一次運動野付近における最大電流密度の個人差が、tDCSによる運動課題成績に対する促進効果の個人差と傾向が合致することを確認した。
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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
当初の予定を概ね実施できており、順調に進展していると判断している。国際共同研究を含む、他研究機関との連携も順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
有効性の検証の手法として、脳波源推定など順問題を解くことを加えるなど、最終目標に向かって多角的な検討を加えながら進めていく。今後は計算科学と実験結果の比較などに重点を置いて検討していく予定である。
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