Enhancement of rehabilitation for spinal cord injury

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H04085
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 貴島 晴彦 大阪大学, 大学院医学系研究科, 教授 (10332743)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 幸男 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, プロジェクトリーダー (20390693) ; 谷 直樹 大阪大学, 大学院医学系研究科, 助教 (20598370) ; 押野 悟 大阪大学, 大学院医学系研究科, 准教授 (40403050) ; 柳澤 琢史 大阪大学, 高等共創研究院, 教授 (90533802)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 脊髄損傷 / 霊長類モデル / 頭蓋内電極 / 脳磁図 / バイオマーカー / 運動機能回復

Outline of Annual Research Achievements

脊髄損傷後の代償性神経回路形成における大脳皮質活動の役割を解明し、それらを効果的に促進する治療法の開発を行うことを目的とする。そのため、脊髄損傷患者を対象とした研究と脊髄損傷動物モデルを対象とする研究を並行して行なった。
霊長類脊髄損傷モデルは、リーチングタスクのトレーニングに引き続き両側大脳半球に頭蓋内電極を留置した。リーチングタスクがほぼ達成できた時点で下部頚椎レベルの右側脊髄を半切し脊髄損傷モデルを作成した。脊髄損傷前ならびに損傷後に経時的にタスクと同時に皮質脳波測定を行った。これらのデータを右運動麻痺の回復にともない経時的に収集した。これまでにモデルの作成に成功した5個体について頭蓋内電極から得られた皮質脳波についてその運動機能回復との相関について解析を行なった。その結果、右の脊髄損傷直後には損傷前に比較し左運動感覚野でのγ帯域のパワーの低下ならびにβ帯域の位相とγ帯域の振幅のPhase amplitude coupling (PAC) の低下が観察され、機能回復期においては、PACの増加に続きγ帯域のパワーの回復が観察された。慢性期完全脊髄損傷患者を対象とする研究では、22名の慢性期脊髄損傷患者の脳磁図を収集し、29名のコントロール群の脳磁図データを解析した。 安静時の脳磁図データの比較では脊髄損傷患者の前頭前野眼窩部以外の前頭葉の広範に γ帯域の活動が低下しているとともに、前頭葉においてβ帯域の位相とγ帯域の振幅のPACが上昇していた。
動物モデルおよび脊髄損傷の患者データからは脊髄損傷後の運動障害の生理学的特徴量として β帯域の位相とγ帯域の振幅のPACが候補として挙げられた。PACやγ帯域のパワーについての臨床的意義を検討し、今後のニューロフィードバックによる機能回復促進治療につなげる。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Fast, accurate, and interpretable decoding of electrocorticographic signals using dynamic mode decomposition (2024)
  • Author(s): Fukuma R , Yanagisawa T, Majima K, Kawahara Y, Yamashita O, Shiraishi Y, Kishima H
  • Journal Title: Communication Biology. Volume: in Press Pages: ―
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Automated volumetry of meningiomas in contrast-enhanced T1-Weighted MRI using deep learning (2024)
  • Author(s): Iwata Takamitsu、Hirayama Ryuichi、Yamada Shuhei、Kijima Noriyuki、Okita Yoshiko、Kagawa Naoki、Kishima Haruhiko
  • Journal Title: World Neurosurgery: X Volume: 22 Pages: 100353～100353
  • DOI: 10.1016/j.wnsx.2024.100353
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A deep learning model for the detection of various dementia and MCI pathologies based on resting-state electroencephalography data: A retrospective multicentre study (2024)
  • Author(s): Watanabe Yusuke、Miyazaki Yuki、Hata Masahiro、Fukuma Ryohei、Aoki Yasunori、Kazui Hiroaki、Araki Toshihiko、Taomoto Daiki、Satake Yuto、Suehiro Takashi、Sato Shunsuke、Kanemoto Hideki、Yoshiyama Kenji、Ishii Ryouhei、Harada Tatsuya、Kishima Haruhiko、Ikeda Manabu、Yanagisawa Takufumi
  • Journal Title: Neural Networks Volume: 171 Pages: 242～250
  • DOI: 10.1016/j.neunet.2023.12.009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Characteristics of Changes in Intrathecal Baclofen Dosage over Time due to Causative Disease (2023)
  • Author(s): KIMOTO Yuki、OSHINO Satoru、TANI Naoki、HOSOMI Koichi、KHOO Hui Ming、FUJITA Yuya、MIURA Shimpei、IWATA Takamitsu、EMURA Takuto、MATSUHASHI Takahiro、ONODA Yuji、ISHIUCHI Takamasa、YANAGISAWA Takufumi、HIRATA Masayuki、KISHIMA Haruhiko
  • Journal Title: Neurologia medico-chirurgica Volume: 63 Pages: 535～541
  • DOI: 10.2176/jns-nmc.2022-0359
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 視床痛における機能結合変化 異種間神経画像研究 (2023)
  • Author(s): 董 冬, 細見 晃一, 清水 豪士, 岡田 研一, 角野 喜則, 森 信彦, 堀 祐樹, 八幡 憲明, 平林 敏行, 貴島 晴彦, 齋藤 洋一
  • Journal Title: 臨床神経生理学 Volume: 51,5 Pages: 547
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 当院における神経障害性疼痛に対する反復経頭蓋磁気刺激治療の現状 (2023)
  • Author(s): 森 信彦, 細見 晃一, 西 麻哉, 林 燦碩, 董 冬, Khoo Hui Ming, 谷 直樹, 押野 悟, 齋藤 洋一, 貴島 晴彦
  • Journal Title: 臨床神経生理学 Volume: 51,5 Pages: 588
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EEG-fMRIの現在地の可能性 (2023)
  • Author(s): Khoo Hui Ming, 藤田祐也, 貴島晴彦
  • Journal Title: Medical Science Digest Volume: 49,11 Pages: 459-461
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetoencephalographic neurofeedback training decreases β-low-γ phase-amplitude coupling of the motor cortex of healthy adults: a double-blinded randomized crossover feasibility study (2023)
  • Author(s): Izutsu Nobuyuki、Yanagisawa Takufumi、Fukuma Ryohei、Kishima Haruhiko
  • Journal Title: Journal of Neural Engineering Volume: 20 Pages: 036005～036005
  • DOI: 10.1088/1741-2552/acd0d6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Precise Discrimination for Multiple Etiologies of Dementia Cases Based on Deep Learning with Electroencephalography (2023)
  • Author(s): Hata Masahiro、Watanabe Yusuke、Tanaka Takumi、Iwase Masao、Ikeda Shunichiro、Nishida Keiichiro、Takekita Yoshiteru、Yoshimura Masafumi、Ishii Ryouhei、Kazui Hiroaki、Harada Tatsuya、Kishima Haruhiko、Ikeda Manabu、Yanagisawa Takufumi
  • Journal Title: Neuropsychobiology Volume: 82 Pages: 81～90
  • DOI: 10.1159/000528439
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Association of Gut Microbiome with Early Brain Injury After Subarachnoid Hemorrhage: an Experimental Study (2022)
  • Author(s): Kawabata Shuhei、Takagaki Masatoshi、Nakamura Hajime、Nishida Takeo、Terada Eisaku、Kadono Yoshinori、Izutsu Nobuyuki、Takenaka Tomofumi、Matsui Yuichi、Yamada Shuhei、Fukuda Tatsumaru、Nakagawa Ryota、Kishima Haruhiko
  • Journal Title: Translational Stroke Research Volume: 15 Pages: 87～100
  • DOI: 10.1007/s12975-022-01112-6
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Cortical electrical activity changes in healthy aging using EEG-eLORETA analysis (2022)
  • Author(s): Aoki Yasunori、Hata Masahiro、Iwase Masao、Ishii Ryouhei、Pascual-Marqui Roberto D.、Yanagisawa Takufumi、Kishima Haruhiko、Ikeda Manabu
  • Journal Title: Neuroimage: Reports Volume: 2 Pages: 100143～100143
  • DOI: 10.1016/j.ynirp.2022.100143
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tight adhesions after spinal cord stimulation observed during dorsal root entry zone lesioning for pain after spinal root avulsion: illustrative cases (2022)
  • Author(s): Kimoto Yuki、Hosomi Koichi、Ohnishi Yuichiro、Emura Takuto、Mori Nobuhiko、Nishi Asaya、Yanagisawa Takufumi、Tani Naoki、Oshino Satoru、Saitoh Youichi、Kishima Haruhiko
  • Journal Title: Journal of Neurosurgery: Case Lessons Volume: 4 Pages: ー
  • DOI: 10.3171/case22145
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Excess intracellular ATP causes neuropathic pain following spinal cord injury (2022)
  • Author(s): Nakajima Nobuhiko、Ohnishi Yuichiro、Yamamoto Masamichi、Setoyama Daiki、Imai Hirohiko、Takenaka Tomofumi、Matsumoto Mari、Hosomi Koichi、Saitoh Yoichi、Furue Hidemasa、Kishima Haruhiko
  • Journal Title: Cellular and Molecular Life Sciences Volume: 79 Pages: 483
  • DOI: 10.1007/s00018-022-04510-z
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lateral Lumbar Interbody Fusion Using Bone Graft Substitute for Lumbar Vertebral Fracture Associated Radiculopathy (2022)
  • Author(s): SASAKI Manabu、FUKUNAGA Takanori、NINOMIYA Koshi、UMEGAKI Masao、MATSUMOTO Katsumi、KISHIMA Haruhiko
  • Journal Title: Neurologia medico-chirurgica Volume: 62 Pages: 342～346
  • DOI: 10.2176/jns-nmc.2021-0395
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Analgesic Effects of Repetitive Transcranial Magnetic Stimulation at Different Stimulus Parameters for Neuropathic Pain: A Randomized Study (2022)
  • Author(s): Mori Nobuhiko、Hosomi Koichi、Nishi Asaya、Oshino Satoru、Kishima Haruhiko、Saitoh Youichi
  • Journal Title: Neuromodulation: Technology at the Neural Interface Volume: 25 Pages: 520～527
  • DOI: 10.1111/ner.13328
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 脳外科医が診る脳卒中関連てんかん (2024)
  • Author(s): 貴島晴彦
  • Organizer: 地域で診る脳神経疾患～脳卒中とてんかん～
  • Invited
• [Presentation] 頭皮脳波のβ-γPhase-Amplitude Couplingはパーキンソン病のすくみ足のバイオ マーカーとなりうる (2024)
  • Author(s): 木本優希, 谷直樹, 江村拓人, 松橋崇寛, 三浦慎平, 藤永貴大, 細見晃一, KHOO HUI MING, 福間良平, 押野悟, 柳澤琢史, 貴島晴彦
  • Organizer: 第63回日本定位・機能神経外科学会
• [Presentation] 脊髄障害性疼痛に対する脊髄刺激療法リード留置位置の検討 (2023)
  • Author(s): 細見晃一, 森信彦, 山本暁大, 石内崇勝, 松橋崇寛, 江村拓人, 谷直樹, 押野悟, 齋藤洋一, 貴島晴彦
  • Organizer: 第45回日本疼痛学会
• [Presentation] 慢性疼痛患者における疼痛関連評価を用いた特性分類 (2023)
  • Author(s): 森信彦, 細見晃一, 山本暁大, 董冬, 谷直樹, 押野悟, 齋藤洋一, 貴島晴彦
  • Organizer: 第45回日本疼痛学会
• [Presentation] 慢性疼痛患者における「しびれ」の評価 (2023)
  • Author(s): 山本暁大, 細見晃一, 森信彦, Khoo Hui Ming, 二宮貢士, 谷直樹, 押野悟, 佐々木学, 柴田政彦, 貴島晴彦
  • Organizer: 第45回日本疼痛学会
• [Presentation] 海馬rippleと皮質デルタ波による海馬硬化症の予測 (2023)
  • Author(s): 岩田貴光, 柳澤琢史, 池谷裕二, 福間良平, 押野悟, クーウイミン, 貴島晴彦
  • Organizer: 第53回臨床神経生理学会学術大会
• [Presentation] 視床痛における機能結合変化：異種間神経画像研究 (2023)
  • Author(s): 董冬, 細見晃一, 清水豪士, 岡田研一, 角野喜則, 森信彦, 堀祐樹, 八幡憲明, 平林敏行, 貴島晴彦, 齋藤洋一
  • Organizer: 第53回臨床神経生理学会学術大会
• [Presentation] 神経根引き抜き損傷後疼痛に対する後根進入部ラジオ波破壊術の長期成績 (2023)
  • Author(s): 細見晃一, 押野悟, 木本優希, 三浦慎平, 江村拓人, 森信彦, 岩田貴光, 松橋崇寛, 小野田祐司, 石内崇勝, 藤永貴大, Khoo Hui Ming, 柳澤琢史, 谷直樹, 齋藤洋一, 貴島晴彦
  • Organizer: 第82回日本脳神経外科学会学術集会
• [Presentation] 海馬sharp wave rippleとてんかん性rippleの鑑別による海馬硬化症の予測 (2023)
  • Author(s): 岩田貴光, 柳澤琢史, 池谷裕二, 福間良平, 押野悟, Khoo Hui Ming, 貴島晴彦
  • Organizer: 第82回日本脳神経外科学会学術集会
• [Presentation] 頭皮脳波のβ-γ Phase-Amplitude Couplingは パーキンソン病の歩行障害のバイオマーカーとなりうる (2023)
  • Author(s): 木本優希, 谷直樹, 江村拓人, 松橋崇寛, 三浦慎平, 藤永貴大, 細見晃一, Khoo Hui Ming, 福間良平, 押野悟, 柳澤 琢史, 貴島晴彦
  • Organizer: 第82回日本脳神経外科学会学術集会
• [Presentation] 海馬rippleと皮質デルタパワーの相関による海馬病理所見の予測 (2023)
  • Author(s): 岩田貴光, 栁澤琢史, 池谷裕二, 福間良平, 押野悟, 谷直樹, Khoo Hui Ming, 貴島晴彦
  • Organizer: 第56回日本てんかん学会学術集会
• [Presentation] 頭皮脳波から得られるβ-γ Phase Amplitude Couplingはパーキンソン病のすくみ足のバイオマーカーとなりうる (2023)
  • Author(s): 木本優希, 谷直樹, 江村拓人, 松橋崇寛, 押野悟, 細見晃一, KHOO HUI MING, 三浦慎平, 岩田貴光, 小野田裕司, 石内崇勝, 柳澤琢史, 平田雅之, 貴島晴彦
  • Organizer: 第17回パーキンソン病・運動障害疾患コングレス
• [Presentation] Benefit of dorsal root entry zone lesioning for shooting pain in patients with spinal root avulsion (2023)
  • Author(s): Hosomi K, Oshino S, Kimoto Y, Mori N, Hui Ming KHOO, Yanagisawa T, Tani N, Saitoh Y, Kishima H
  • Organizer: AASSFN2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Long-term Dosages of Intrathecal Baclofen Depend on the Causative Disease (2023)
  • Author(s): Kimoto Y, Oshino S, Tani N, Hosomi K, Hui Ming KHOO, Yanagisawa T, Hirata M, Kishima H
  • Organizer: AASSFN2023
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脊髄障害性疼痛に対する脊髄刺激療法リード留置位置の検討 (2023)
  • Author(s): 細見晃一, 森信彦, 石内崇勝, 山本暁大, 松橋崇寛, 江村拓人, 谷直樹, 押野悟, 齋藤洋一, 貴島晴彦
  • Organizer: 第37回日本ニューロモデュレーション学会
• [Presentation] 運動を意識せずに運動表象を修飾するBCI (2023)
  • Author(s): 栁澤琢史, 福間良平, シーモアベン, 田中将貴, 山下宙人, 細見晃一, 貴島晴彦, 神谷之康, 齋藤洋一
  • Organizer: 第62回日本定位・機能神経外科学会
• [Presentation] Diffusion Tensor Imaging Assessing White Matter Microstructural Alterations in Patients with Neuropathic Pain After Spinal Cord Injury (2022)
  • Author(s): Dong D , Hosomi K, Mori N, Kamijo Y, Furotani Y, Yamagami D, Ohnishi Y, Watanabe Y, Nakamura T, Tajima F, Kishima H, Saito Y
  • Organizer: IASP 2022 World Congress on Pain
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Structural alteration of the parahippocampal gyri in central post-stroke pain (2022)
  • Author(s): Hosomi K, Mori N, Dong D, Lim C, Hattori N, Watanabe Y, Shibata M, Oshino S, Saitoh Y, Kishima H
  • Organizer: IASP 2022 World Congress on Pain
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 19.Evaluation of cortical motor representation and cortical excitability in neuropathic pain: a preliminary study (2022)
  • Author(s): Mori N , Hosomi K, Takeuchi R F, Lim C, Dong D, Nishi A,Khoo HM, YanagisawaT, Tani N, Oshino S, Saitoh Y, Kishima H
  • Organizer: IASP 2022 World Congress on Pain
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] てんかん発作時波形にみられるデータ駆動的に抽出された新規の特徴 (2022)
  • Author(s): 山本祥太、栁澤琢史、福間良平、押野 悟、谷 直樹、Khoo Hui Ming、枝川光太朗、小林真紀、田中將貴、藤田祐也、貴島晴彦
  • Organizer: 第４５回日本神経科学大会
• [Presentation] EEGとfMRIのハイブリッド解析 (2022)
  • Author(s): Khoo Hui Ming、藤田祐也、木本優希、谷直樹、押野悟、貴島晴彦
  • Organizer: 第55回日本てんかん学会学術集会
• [Presentation] 痙性対麻痺患者のITB療法と歩行機能の長期経過 (2022)
  • Author(s): 木本優希、押野悟、谷直樹、細見晃一、Khoo Hui Ming、藤田祐也、三浦慎平、岩田 貴光、江村拓人、松橋崇寛、小野田祐司、石内崇勝、柳澤 琢史、平田 雅之、貴島晴彦
  • Organizer: 第81回日本脳神経外科学会学術集会
• [Presentation] 想起型Brain-Computer Interfaceによる意思伝達技術の開発 (2022)
  • Author(s): 栁澤琢史、福間 良平、 西本 伸志、菅野 秀宣、田村 健太郎、 飯村 康司、 山本 祥太、押野 悟、 谷 直樹、神谷 之康、貴島 晴彦
  • Organizer: 第81回日本脳神経外科学会学術集会
• [Presentation] 視床痛における機能結合の変化の探索 (2022)
  • Author(s): 董冬、細見晃一、森信彦、貴島晴彦、齋藤洋一
  • Organizer: 第52回日本臨床神経生理学会学術大会
• [Presentation] 引き抜き損傷後疼痛に対する後根進入部破壊術の長期成績 (2022)
  • Author(s): 細見晃一、押野悟、木本優希、森信彦、柳澤琢史、谷直樹、齋藤洋一、貴島晴彦
  • Organizer: 第44回日本疼痛学会
• [Presentation] 神経障害性疼痛患者における疼痛強度と定量的感覚評価との関係 (2022)
  • Author(s): 森信彦、細見晃一、董冬、齋藤洋一、貴島晴彦
  • Organizer: 第44回日本疼痛学会
• [Presentation] 幻肢運動を意識せずに幻肢運動表象に可塑的変化を誘導するニューロフィードバック訓練 (2022)
  • Author(s): 栁澤琢史、福間良平、シーモアベン、田中将貴、山下宙人、細見晃一、貴島晴彦、神谷之康、齋藤洋一
  • Organizer: 第44回日本疼痛学会
• [Presentation] 頚胸椎移行部の脊髄刺激で両下肢体幹部の除痛が得られた一例 (2022)
  • Author(s): 石内崇勝、細見晃一、森信彦、西麻哉、松橋崇寛、木本優希、岩田貴光、小野田祐司、江村拓人、三浦慎平、藤田祐也、Khoo Hui Ming、栁澤琢史、谷直樹、押野悟、貴島晴彦
  • Organizer: 第61回日本定位機能神経外科学会
• [Presentation] 3D-MRI による中枢性脳卒中後疼痛の責任病変の検討 (2022)
  • Author(s): 細見晃一、森信彦、董冬、林燦碩、押野悟、齋藤洋一、貴島晴彦
  • Organizer: 第45回日本脳神経CI学会総会
• [Presentation] 中枢性脳卒中後疼痛に対する脊髄刺激療法 (2022)
  • Author(s): 細見晃一、森信彦、西麻哉、谷直樹、押野悟、貴島晴彦
  • Organizer: 第31回脳神経外科手術と機器学会
• [Presentation] 上肢の神経障害性疼痛に対する反復経頭蓋磁気刺激の長期介入試験 (2022)
  • Author(s): 細見晃一、西麻哉、森信彦、三宅顕光、山田知美、林燦碩、松木明好、城野靖朋、董冬、Khoo Hui Ming、谷直樹、押野悟、貴島晴彦、齋藤洋一
  • Organizer: 第52回日本臨床神経生理学会学術大会