Electric field and effect on the neuroinflammation-mitochondrial activity of transcranial direct current stimulation.

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K19792
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 武内 智康 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 特任助教 (20754188)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: tDCS / PET / ミトコンドリア活性

Outline of Annual Research Achievements

経頭蓋直流電気刺激(tDCS)が認知機能を促進することが報告されているが、その神経科学的な基盤は十分に検討されていない。tDCSの作用機序としては電気生理学的に神経伝達物質を調整していると考えられているが、刺激後も臨床的効果が持続していた報告もあり、脳内環境に作用している可能性がある。本研究では、PETを用いてミトコンドリア活性変化に対する効果を定量化することで、疾患修飾治療法に繋がるtDCSの神経科学的基盤を検討した。
成人の右利き男性20名をエントリーした。個々の対象者におけるtDCSに対する効果を検討するため、無作為割付クロスオーバー二重盲検試験を行った。同意を取得後、対象者を実刺激群とシャム刺激群の2群に無作為に割り付けた。実刺激の通電量は、2mAの直流電流を13分間2回、20分間のインターバルをあけて施行した。tDCSによる介入前後で画像計測と認知機能検査を行った。登録ペースは当初予測したペースであったが、新型コロナウイルス感染症の発生に伴い遅延したため、ミトコンドリア活性変化に関する画像計測を優先して行った。
ミトコンドリア電子伝達系酵素複合体Iを標識する[18F]BCPP-EFのPET画像について結合能画像を作成し、tDCSとミトコンドリア活性との関係を明らかにするために、tDCS刺激後の画像所見と、シャム刺激後の画像所見の差を評価項目として検定した。認知機能検査は、パソコン上で行うワーキングメモリーの課題として、Operation Span Task、Reaction Timeを行った。
tDCSにより、左島皮質や外側眼窩前頭皮質において[18F]BCPP-EFの結合能が上昇した。tDCSにより、Operation Span Taskの単語正答、Reaction Timeの正確性が改善した。tDCSに関連した有害事象はみられなかった。

Research Products

• [Journal Article] Mitochondrial complex I abnormalities is associated with tau and clinical symptoms in mild Alzheimer's disease (2022)
  • Author(s): Tatsuhiro Terada, Joseph Therriault, Min Su Peter Kang, Melissa Savard, Tharick Ali Pascoal, Firoza Lussier, Cecile Tissot, Yi-Ting Wang, Andrea Benedet, Takashi Matsudaira, Tomoyasu Bunai, Tomokazu Obi, Hideo Tsukada, Yasuomi Ouchi, Pedro Rosa-Neto
  • Journal Title: Mol Neurodegener Volume: 16 Pages: 28
  • DOI: 10.1186/s13024-021-00448-1.
  • Peer Reviewed / Open Access