2018 Fiscal Year Research-status Report
交流電気刺激を用いた眼球運動制御における神経オシレーション活動の因果的役割の検証
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18K07350
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
横山 修 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, 主任研究員 (60455409)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 神経オシレーション活動 / 眼球運動 / サッカード / 脳活動操作法 / 交流電気刺激 / 前頭葉 / 前頭眼野 / サル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳の電気的活動はその成分としてアルファ波（約10ヘルツ）やベータ波（約13～30ヘルツ）など複数の周波数帯域の周期的活動を含み、そうした神経オシレーション活動の位相に応じて知覚や注意の効率が異なることがわかっている。しかし、神経オシレーション活動が脳機能を制御する原因であるのか単なる付随的現象であるかを明らかにするためには、神経オシレーション活動を操作することによって脳機能が変化するかを調べることが不可欠である。本研究は、サルの眼球運動関連領野へ交流電気刺激を行うことによって神経オシレーション（振動）活動を誘起し、サッカード（急速眼球運動）の生成頻度や生成間隔への影響を調べることによって、サッカードの生成における神経オシレーション活動の生態学的・因果的役割を明らかにすることを目的としている。平成30年度は、サッカードは特定の周波数を持つ神経オシレーション活動の特定の位相で開始するという作業仮説を相関の面から検討するため、２頭のニホンザルを対象とし、外部から感覚刺激や行動課題を与えず、自由に眼球を動かせる状況（自由眼球運動条件）における自発的な眼球運動と前頭眼野の神経活動（局所場電位）の記録を行った。眼球位置の解析により、自由眼球運動条件下では、個体差があるものの、約3ヘルツの周期で最も高い確率で自発的にサッカードすることがわかった。また、前頭眼野の局所場電位は、約2ヘルツおよび約10ヘルツ（アルファ帯域）の活動の特定の位相において高い確率でサッカードが開始していたことがわかった。特に約2ヘルツの活動はサッカードの方向にかかわらずサッカードの開始タイミングと強い関連があった。この結果は前頭眼野の神経オシレーション活動の位相がサッカードの開始タイミングを規定している可能性を示唆する。
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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
平成30年度は、当初の計画通り、次の３点を目的として、交流電気刺激を適用しない実験を行った。（１）サッカードは特定の周波数を持つ神経オシレーション活動の特定の位相で開始するという作業仮説を相関の面から検討するため。（２）自然な状況における眼球運動および神経活動の特徴やそれらの間の相関関係を明らかにし、交流電気刺激実験で用いる周波数などのパラメーターを決定するため。（３）交流電気刺激が神経系に長期的な影響を与えるかどうかを検討する際のベースラインとなるデータを得るため。２頭のサルを対象として、外部からの感覚刺激や課題を与えない条件（自由眼球運動条件）におけるサッカードの生成頻度や生成間隔、およびサッカード開始タイミング周辺における前頭眼野の神経活動を調べ、それぞれの特徴および相関を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は当初の計画通り、神経オシレーション活動のサッカード生成における因果的役割を明らかにするための実験を進めていく。まず、これまでと同様の自由眼球運動条件下において前頭眼野に交流電気刺激を適用し、神経オシレーション活動を強制的に誘起させた場合に、サッカードの生成に与える影響を明らかにする。より具体的には、交流電気刺激のパラメーター（周波数、振幅、位相、刺激部位）を変化させ、それに伴って、サッカードのパラメーター（生成頻度、生成間隔、振幅、方向、速さ）がどのように変化するかを調べ、サッカードにおける各電気活動成分の因果的役割、およびそれらの関係性を明らかにする。これによって、神経オシレーション活動がサッカードを生成するメカニズムに関する知見を得る。その後、眼球運動課題を遂行中に交流電気刺激を与えることによって、視覚誘導性および目的指向的なサッカード生成においても、神経オシレーション活動がサッカード生成に因果的な役割を果たすかどうかについて検討を進める。
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| Causes of Carryover |
既に保有していた多チャンネル電極がメインテナンス技術の向上のために長持ちしたため、新たな多チャンネル電極は次年度以降に購入することとした。また、複数の学会で成果を発表する計画であるためその参加費および旅費として、国際専門誌に成果を発表するための論文投稿・掲載費用として、使用する予定である。
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Research Products
(5 results)
