経頭蓋交流電気刺激による前帯状回の選択的修飾と行動変容

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K03176
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 小野田 慶一 島根大学, 学術研究院医学・看護学系, 講師 (60432712)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 正木 宏明 早稲田大学, スポーツ科学学術院, 教授 (80277798)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 前帯状回 / 経頭蓋交流電気刺激 / θ波 / fMRI / ERP

Outline of Annual Research Achievements

前帯状回は認知及び情動に関わる重要な脳領域で，さまざまな精神・神経疾患で異常が報告されるが，その正確な機能に関しては論争となっている。一方で近年，非侵襲的脳刺激が認知機能の改善や疾患の治療として広く用いられるが，その刺激対象は大脳皮質表面にとどまっており，深部を選択的に刺激することは困難であった。我々は前頭前野におけるθ帯域の経頭蓋交流電気刺激（transcranial alternating current stimulation: tACS）が比較的深部にある前帯状回の活動を選択的に調整できることを発見した（Onoda et al., 2017）。この知見にもとづき，本研究ではθ帯域（6Hz）のtACSを用いた前帯状回に対する選択的刺激によって，認知および情動機能を制御できることを，行動・脳波・脳画像研究から重層的に明らかにし，前帯状回の機能を因果的に探る手法を確立することを目的とした。
前帯状回は内的・外的なエラー信号に対して顕著な反応を示す（Carter et al., 1998）。この特性を利用し空間ストループ課題にてエラー検出過程をfMRIおよび脳波にて捉える。この課題は，固視点の上下いずれかに，上向きあるいは下向きの矢印が提示され，その位置に関係なく，矢印の向きを可能なかぎり素早く答えさせるものである。2018年度では，fMRI実験を実施した。tACSの実施前，実施中，及び実施後において空間ストループ課題を負荷した。実施前と実施後は同時にfMRIによる脳活動の測定を行い，tACS実施中は行動のみ測定した。tACSはθ帯域（6Hz）刺激と偽刺激が用いられた。2018年度中に予定の8割程度のデータが得られた。これまでの予備的な検討で，空間ストループ課題におけるエラーに関連して前帯状回が頑健な活動を示すことが確認された。2019年度以降，この前帯状回におけるエラー関連活動と行動指標がθ帯域のtACSによって影響を受けるか，検証する。

Current Status of Research Progress

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

Reason

fMRI実験に関しては，予定の8割程度のデータが測定できている。脳波実験に関しては，次年度中に開始ができるように準備が進められた。

Strategy for Future Research Activity

fMRI実験と脳波実験はそれぞれ研究代表者と分担者がそれぞれの機関で別個に行うため，ウェブ会議を用いた綿密な連携を図って研究を推進していく。