2021 Fiscal Year Annual Research Report
A dose-response relationship in transcranial brain stimulation
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20H04050
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
田中 悟志 浜松医科大学, 医学部, 教授 (10545867)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊田 竜郎 常葉大学, 保健医療学部, 教授 (00402339)
森下 紗帆 常葉大学, 健康プロデュース学部, 助教 (30614010)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 脳刺激 / 脳卒中 / 神経可塑性 / リハビリテーション / 神経科学 / 心理学 / 運動 / 認知 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳卒中リハビリテーションを補完する新たな手法として，頭蓋の外から電気刺激を与える経頭蓋電気刺激法が提案されている。しかしながら、現在は、どれくらいの投与量でどれくらい効果があるのかという用量反応関係が不明である。本研究の目的は，ヒトおよびラットを対象とした基礎研究と計算物理モデル研究を組み合わせることで，経頭蓋電気刺激法における脳内電界値とそれに対する生体反応の関係性を明らかにすることである。今年度は以下の2点について検討を行った。
１）ヒト健常者の脳活動に対する用量反応関係の検討
ヒト健常成人を対象にtDCSの用量反応関係を明らかにするために、今年度は本実験を行った。実験は、MRIにてあらかじめ対象者のT1,T2構造画像を取得した。次に５つの異なる刺激強度による運動皮質への10分間のtDCS投与によって，運動誘発電位を指標とした皮質興奮性がどのように変化するかを検討した。21名の健常者を対象に二重盲検法を用いた実験を実施した。全ての実験において重篤な副作用は観察されなかった。
２）ラットを対象とするtDCSの用量反応関係の予備的検討
ラットのMRIデータに基づく電界シミュレーションによりヒトと同様の脳内電界値に相当する物理量を求め、必要な刺激強度を推定した。実験的脳梗塞モデルラットにおけるtDCSの用量反応関係を調べるため、光増感法により運動皮質に梗塞を持つラットを作出し、翌日より先に推定した刺激強度を基に刺激強度の異なるtDCS投与し、運動機能の回復過程を経時的に調べた。現在までのビームウォーク法による運動解析では差は認められていないが、今後tDCSの投与方法の改善や組織学的な変化を詳細に調べていく予定である。
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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
COVID-19の影響により一時ヒトを対象とした生理実験の実施に困難が生じることもあったが、おおむね当初計画したとおりの研究を実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）ヒト健常者の脳活動に対する用量反応関係の検討
今年度は、昨年度の本実験で取得したデータを分析し、論文化することを目標とする。まず運動誘発電位を指標とした皮質興奮性の変化を、刺激強度ごとに定量化する。また、T1,T2構造画像より、刺激強度ごとにtDCSによる運動皮質における電界値を個人ごとに推定する。これにより、tDCSにおける運動皮質電界値とそれに対する生体反応の関係性を明らかにする。これらのデータを論文としてまとめ発表する。
２）ラットを対象とするtDCSの用量反応関係の検討
前述のように、現在までのところ、実験の例数も少なく刺激強度の異なるtDCS投与によるラットの運動機能の有意な回復効果は認められていない。そこで例数を増やして調べることに加え、以下の別の観点で詳細を調べる。1）組織学的検討：tDCSの影響は少なくとも脳内の組織レベルに影響を及ぼしているのか、白質を中心に調べる。2）運動評価系の開発：現在の評価系では運動障害を十分に検出できていない可能性があり、三次元動作分析法を用いた詳細な評価系へと改善する。
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Research Products
(4 results)
