2019 Fiscal Year Annual Research Report
新規非侵襲的脳刺激が拓くネオ・リハビリテーションとそのシステム脳科学的解明
Project/Area Number |
19H01091
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Research Institution | Ritsumeikan University |
Principal Investigator |
美馬 達哉 立命館大学, 先端総合学術研究科, 教授 (20324618)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野 弓絵 明治大学, 理工学部, 専任教授 (10360207)
野嶌 一平 信州大学, 医学部, 准教授(特定雇用) (20646286)
桐本 光 広島大学, 医系科学研究科(保), 教授 (40406260)
松橋 眞生 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40456885)
植木 美乃 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (40467478)
小金丸 聡子 獨協医科大学, 医学部, 准教授 (40579059)
宇川 義一 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (50168671)
福田 敦夫 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50254272)
大須 理英子 早稲田大学, 人間科学学術院, 教授 (60374112)
北城 圭一 生理学研究所, システム脳科学研究領域, 教授 (70302601)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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Keywords | 非侵襲的脳刺激法 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、新規非侵襲的脳刺激法(NIBS)を従来のリハと組み合わせた革新的な手法(ネオ・リハビリテーション)を開発し、その生理機構をシステム脳科学の観点から解明することである。新規NIBSとして静磁場刺激法(tSMS)とtDCSを応用したパターン電流刺激法を検討し、脳波での領域間結合測定によって脳機能ネットワークへの影響を明らかにし、動物実験による生理機構解明を目指す。静磁場刺激法(tSMS)は2011年にOlivieroらによって開発された新規NIBSであり、研究代表者らがいち早く日本に導入し、その神経可塑性効果について研究を積み重ねてきた。これまでヒトでの基礎研究や動物実験は行われてきたが、臨床応用の可能性は未踏であり、生理機構は完全には解明されていない。 研究1年目の2019年度では、静磁場刺激に関しては、謙譲被験者を対象に反対側半球に機能促通が生じるかどうかを反応時間課題および単発・連発TMSで筋に誘発される運動誘発電位(Motor Evoked Potentials: MEP)によって詳細に評価した。本研究でのパターン電流刺激法では、二足歩行というADL上重要な機能に着目し、自然歩行周期と同期させたパターン電流刺激を脳に与えるclosed-loop式刺激システムを開発し、内因性脳活動と外因性刺激法の間のspike-timing dependent plasticityによって歩行に関わる神経回路を可塑的に強化することを目指している。closed-loop式パターン電流刺激での歩行モジュレーションについては、基礎実験とパイロット型装置の作成を行った。また、経頭蓋的電流刺激装置(2019年度備品)やECG記録装置(2019年度備品)を購入して研究基盤を整備した。静磁場刺激の生理機構については、マウス脳スライスをモデルとして作用機序をチャンネルのレベルで解明する研究が進行中である。
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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
一部の実験は新型コロナの影響で遅れが出たが、その後は実験手法に関して見直しを行い、十分な研究成果が得られている。
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Strategy for Future Research Activity |
健常者での非侵襲的脳刺激法を用いた基礎研究については、国際雑誌に論文投稿を準備中である。この研究結果をもとに、脳卒中患者への臨床応用研究を2年目以降で進めていく。また、静磁場刺激の生理機構については、研究が終了次第、論文化を進めていく。
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Research Products
(88 results)
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[Journal Article] Low-dose perampanel improves refractory cortical myoclonus by the dispersed and suppressed paroxysmal depolarization shifts in the sensorimotor cortex2020
Author(s)
Oi K, Neshige S, Hitomi T, Kobayashi K, Tojima M, Matsuhashi M, Shimotake A, Fujii D, Matsumoto R, Kasama S, Kanda M, Wada Y, Maruyama H, Takahashi R, Ikeda A
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Journal Title
Clinical Neurophysiology
Volume: 130
Pages: 1804-1812
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Change-Driven M100 Component in the Bilateral Secondary Somatosensory Cortex: A Magnetoencephalographic Study2019
Author(s)
Yamashiro K, Sato D, Onishi H, Sugawara K, Otsuru N,Kirimoto H,, Nakazawa S, Yamazaki Y, Shirozu H, Maruyama A
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Journal Title
Brain Topogr
Volume: 32(3)
Pages: 435-444
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] A patient with McLeod syndrome showing involvement of the central sensorimotor tracts for the legs.2019
Author(s)
Murakami T, Abe D, Matsumoto H, Tokimura R, Abe M, Tiksnadi A, Kobayashi S, Kaneko C, Urata Y, Nakamura M, Sano A, Ugawa Y
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Journal Title
BMC neurology
Volume: 19
Pages: 301
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Methods for analysis of brain connectivity: An IFCN-sponsored review2019
Author(s)
Rossini P.M., Di Iorio R., Bentivoglio M., Bertini G., Ferreri F., Gerloff C., Ilmoniemi R.J., Miraglia F., Nitsche M.A., Pestilli F., Rosanova M., Shirota Y., Tesoriero C., Ugawa Y., Vecchio F., Ziemann U., Hallett M.
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Journal Title
Clinical Neurophysiology
Volume: 130
Pages: 1833-1858
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] MRI-based visualization of rTMS-induced cortical plasticity in the primary motor cortex.2019
Author(s)
Tamura K, Osada T, Ogawa A, Tanaka M, Suda A, Shimo Y, Hattori N, Kamagata K, Hori M, Aoki S, Shimizu T, Enomoto H, Hanajima R, Ugawa Y, Konishi S
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Journal Title
PloS one
Volume: 14
Pages: e0224175
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Novel pathogenic XK mutations in McLeod syndrome and interaction between XK protein and chorein.2019
Author(s)
Urata Y, Nakamura M, Sasaki N, Shiokawa N, Nishida Y, Arai K, Hiwatashi H, Yokoyama I, Narumi S, Terayama Y, Murakami T, Ugawa Y, Sakamoto H, Kaneko S, Nakazawa Y, Yamasaki R, Sadashima S, Sakai T, Arai H, Sano A
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Journal Title
Neurology. Genetics
Volume: 5
Pages: e328
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The neural tides of sleep and consciousness revealed by single-pulse electrical brain stimulation2019
Author(s)
Kiyohide Usami, Anna Korzeniewska, Riki Matsumoto, Katsuya Kobayashi, Takefumi Hitomi, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Nobuhiro Mikuni, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda, Nathan E. Crone
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Journal Title
Sleep
Volume: 42
Pages: 1-9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A rational, multispectral mapping algorithm for primary motorcortex: A primary step before cortical stimulation2019
Author(s)
Shuichiro Neshige, Katsuya Kobayashi, Masao Matsuhashi, Takefumi Hitomi, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Takeharu Kunieda, Riki Matsumoto, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Hirofumi Maruyama, Akio Ikeda
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Journal Title
Epilepsia
Volume: 60
Pages: 547-559
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Interictal Slow and High-Frequency Oscillations: Is it an Epileptic Slow or Red Slow?2019
Author(s)
Takeshi Inoue, Morito Inouchi, Masao Matsuhashi, Riki Matsumoto, Takefumi Hitomi, Masako Daifu-Kobayashi, Katsuya Kobayashi, Mitsuyoshi Nakatani, Kyoko Kanazawa, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
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Journal Title
Journal of Clinical Neurophysiology
Volume: 36
Pages: 166-170
DOI
Peer Reviewed
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