• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2021 Fiscal Year Research-status Report

脳卒中者の機能再建を可能とするアンサンブル脳刺激法の創成

Research Project

Project/Area Number 21K19745
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

美馬 達哉  立命館大学, 先端総合学術研究科, 教授 (20324618)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小金丸 聡子  京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40579059)
阿部 十也  国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 脳病態統合イメージングセンター, 部長 (60588515)
北城 圭一  生理学研究所, システム脳科学研究領域, 教授 (70302601)
竹内 雄一  北海道大学, 薬学研究院, 准教授 (70588384)
Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Keywords脳波
Outline of Annual Research Achievements

脳卒中の慢性期では、脳のネットワーク可塑性が病的状態へと適応し、脳の異常な活動分布が脳局所への介入による正常化に対して抵抗し、回復を遅らせている可能性がある(悪いレジリエンス)。本研究計画では、頭部に配置した複数電極からの微弱電流刺激を時間的・空間的に組み合わせて、非障害部位を含む脳ネットワークに介入する手法で脳卒中慢性期の異常な脳活動分布を正常化する「アンサンブル脳刺激法」を創成することを目的としている。
脳のネットワーク特性に着目した手法で、「局所脳障害の改善」から「非障害部位を含めた脳ネットワーク異常の正常化」へと従来のリハビリテーションの考え方の枠組みを壊すゲームチェンジを企図しているものである。
2021年度では、ネットワーク可塑性の理解という点に集中した研究を行い、健常被験者を対象として、事前の文書による同意を得た上での実験を行った。非侵襲的で計測も容易な安静時の脳波(EEG)計測によるオシレーション活動のパワー変化を指標としたネットワークの解析を用いた解析手法を開発した(Shibata et al. 2021 Sci Rep)。TMS-EEGの解析の基盤構築として、静磁場刺激法によるEEGの結合性変化を安定して計測できる実験系を開発し、定量的に評価する手法を確立した。これは、脳波の結合強度を計測するweighted phase lag index (wPLI) であり、一次運動野への静磁場刺激の場合には、局所皮質活動とシータ帯域の領域間機能結合に調節効果が認められたものである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本計画では、慢性期の局所脳障害が脳ネットワークをどう可塑的に変化させているかの生理学的な理解と、脳のどの部位にどの強度の電流刺激を与えれば異常な活動分布を正常化できるかのパラメタ予測という二つの目的があるが、1年目で前者についてはほぼ解決できたため、おおむね順調である。

Strategy for Future Research Activity

アンサンブル脳刺激法を臨床的に実現するには、2つの問題に挑戦して解決する必要がある。一つは、慢性期の局所脳障害が脳ネットワークをどう可塑的に変化させているかの生理学的な理解、二つめは、脳のどの部位にどの強度の電流刺激を与えれば異常な活動分布を正常化できるかのパラメタ予測、である。前者については基盤構築ができたので、今後TMS-EEGによる検討を行っていく。後者についても、アンサンブル脳刺激による慢性期脳卒中患者の脳ネットワーク改善という研究目標のproof-of-conceptとして、歩行機能の再建をターゲットにして具体的な介入法を作成する。

Causes of Carryover

新型コロナによって、臨床研究の開始が遅れているが、基盤的手法開発の研究は進展している。
そのため、臨床実験用であった部分については2022年度に加速して行う予定である。

  • Research Products

    (32 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 9 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 7 results)

  • [Int'l Joint Research] セゲド大学(ハンガリー)

    • Country Name
      HUNGARY
    • Counterpart Institution
      セゲド大学
  • [Int'l Joint Research] ハーバード大学/ニューヨーク大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ハーバード大学/ニューヨーク大学
  • [Journal Article] 経頭蓋的直流電気刺激が脳卒中後慢性疼痛に有効であった症例の集積2022

    • Author(s)
      田中武也,佐藤岳史,岩根隆宏,杉江加代子,谷杏平,川瀬智隆,江藤謹司,堀口聡士,小室太郎,美馬達哉
    • Journal Title

      総合リハビリテーション

      Volume: 50(2) Pages: 185-188

    • DOI

      10.11477/mf.1552202429

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Case Report: Event-Related Desynchronization Observed During Volitional Swallow by Electroencephalography Recordings in ALS Patients with Dysphagia.2022

    • Author(s)
      Ogawa A, Koganemaru S, Takahashi T, Takemura Y, Irisawa H, Matsuhashi M, Mima T, Mizushima T, & Kansaku K
    • Journal Title

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      Volume: 16 Pages: 798375

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2022.798375

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Brain-Computer Interface Training Based on Brain Activity Can Induce Motor Recovery in Patients With Stroke: A Meta-Analysis.2022

    • Author(s)
      Nojima I, Sugata H, Takeuchi H, & Mima T.
    • Journal Title

      Neurorehabilitation and Neural Repair

      Volume: 36(2) Pages: 83-96

    • DOI

      10.1177/15459683211062895

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Strengthening the GABAergic System Through Neurofeedback Training Suppresses Implicit Motor Learning.2022

    • Author(s)
      Gyoda T, Nojima I, Lin Su-C, Koganemaru S, Mima T, Tanabe S, & Huang Ying-Zu
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 488 Pages: 112-121

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2022.02.002

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] People with High Empathy Show Increased Cortical Activity Around the Left Medial Parieto-Occipital Sulcus after Watching Social Interaction of On-screen Characters.2022

    • Author(s)
      Hamada M, Matsubayashi J, Tanaka K, Furuya M, Matsuhashi M, Mima T, Fukuyama H, Mitani A
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: - Pages: 1-21

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab435

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Null effect of transcranial static magnetic field stimulation over the dorsolateral prefrontal cortex on behavioral performance in a go/nogo task.2021

    • Author(s)
      Watanabe T, Kubo N, Chen X, Yunoki K, Matsumoto T, Kuwabara T, Sunagawa T, Date S, Mima T& Kirimoto H
    • Journal Title

      Brain Sciences

      Volume: 11(4) Pages: 483

    • DOI

      10.3390/brainsci11040483

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Event-Related Desynchronization and Corticomuscular Coherence Observed During Volitional Swallow by Electroencephalography Recordings in Humans.2021

    • Author(s)
      Koganemaru S, Mizuno F, Takahashi T, Takemura Y, Irisawa H, Matsuhashi M, Mima T, Mizushima T & Kansaku K
    • Journal Title

      Frontiers in Human Neuroscience

      Volume: 15 Pages: 643454

    • DOI

      10.3389/fnhum.2021.643454

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bilateral Representation of Sensorimotor Responses in Benign Adult Familial Myoclonus Epilepsy: An MEG Study.2021

    • Author(s)
      Matsubara T, Ahlfors S.P, Mima T, Hagiwara K, Shigeto H, Tobimatsu S, Goto Y & Stufflebeam S
    • Journal Title

      Frontiers in Neurology

      Volume: 12 Pages: 759866

    • DOI

      10.3389/fneur.2021.759866

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Use of transcranial direct current stimulation in poststroke postural imbalance.2021

    • Author(s)
      Tonomura T, Satow T, Hyuga Y & Mima T
    • Journal Title

      BMJ Case Report

      Volume: 14 (6) Pages: 243212

    • DOI

      10.1136/bcr-2021-243212

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of transcranial static magnetic stimulation over the primary motor cortex on local and network spontaneous electroencephalogram oscillations.2021

    • Author(s)
      Shibata S, Watanabe T, Yukawa Y, Minakuchi M, Shimomura R, Ichimura S, Kirimoto H & Mima, T
    • Journal Title

      Scientific Reports,

      Volume: 11(1) Pages: 8261

    • DOI

      10.1038/s41598-021-87746-2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Transient modulation of working memory performance and event-related potentials by transcranial static magnetic field stimulation over the dorsolateral prefrontal cortex2021

    • Author(s)
      Chen X, Watanabe T, Kubo N, Yunoki K, Matsumoto T, Kuwabara T, Sunagawa T, Date S, Mima T & Kirimoto H.
    • Journal Title

      Brain Sciences

      Volume: 11(6) Pages: 739

    • DOI

      10.3390/brainsci11060739

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Midfrontal theta as moderator between beta oscillations and precision control2021

    • Author(s)
      Watanabe T, Mima T, Shibata S & Kirimoto H
    • Journal Title

      NeuroImage

      Volume: 235 Pages: 118022

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2021.118022

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cybernic treatment with wearable cyborg Hybrid Assistive Limb ( HAL ) improves ambulatory function in patients with slowly progressive rare neuromuscular diseases?: a multicentre , randomised , controlled crossover trial for efficacy and safety (NCY-30)2021

    • Author(s)
      Nakajima T, Sankai Y, Takata S, Kobayashi Y, Mima T,et al.
    • Journal Title

      Orphanet Journal of Rare Diseases

      Volume: 16 Pages: 304

    • DOI

      10.1186/s13023-021-01928-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Knee Valgus during Jump Landing Is Related to the Inaccuracy of Knee Position Recognition in Healthy Young Women2021

    • Author(s)
      Mizuno F, Koganemaru S, Irisawa H, Saito A, Mizushima T.
    • Journal Title

      Progress in Rehabilitation Medicine

      Volume: 6 Pages: 20210041

    • DOI

      10.2490/prm.20210041.

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Modulation of interhemispheric inhibition between the dorsolateral prefrontal cortex and primary motor cortex prior to a unimanual hand grip task in humans2022

    • Author(s)
      Akari Ogawa, Amiri Matsumoto, Chihiro Oshima , Tetsuei Okusaki, Ren Sasaya , Rieko Aruga , Miyabi Toriyama, Atsushi Shima, Satoko Koganemaru, Nan Liang
    • Organizer
      IUPS 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reinstating olfactory bulb derived limbic gamma oscillations alleviates depression2022

    • Author(s)
      Li Q, Takeuchi Y, Wang J, Barcsai L, Pedraza KL, Kozak G, Nakai S, Kato S, Kobayashi K, Ohsawa M, Lorincz ML, Berenyi A
    • Organizer
      IBRO Workshop 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Controlling pathological fear expression through closed-loop brain stimulation2022

    • Author(s)
      Barcsai L, Sierra R, Pedraza L, Lakos B, Pejin A, Kozak G, Takeuchi Y, Foldi T, Lorincz M, Berenyi A
    • Organizer
      IBRO Workshop 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unravelling the role of transient synchronization in human brain activity2022

    • Author(s)
      北城圭一
    • Organizer
      第99回日本生理学会
    • Invited
  • [Presentation] 嚥下観察による脳活動変化-健常人における検討2021

    • Author(s)
      小金丸 聡子,武村 優,入澤 寛,美馬 達哉,美津島 隆,神作 憲司
    • Organizer
      第5回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会
  • [Presentation] Closed-loop方式での非侵襲的脳刺激法による歩行再建とその生理機構2021

    • Author(s)
      美馬 達哉
    • Organizer
      第51回日本臨床神経生理学会学術大会
  • [Presentation] 経頭蓋静磁場刺激による脳波への影響:tSMS-EEG計測によるネットワーク分析2021

    • Author(s)
      芝田 純也,渡邊 龍憲,湯川 喜裕,水口 雅俊,下村 亮太,市村 幸盛,桐本 光,美馬 達哉
    • Organizer
      第51回日本臨床神経生理学会学術大会
  • [Presentation] 経頭蓋律動電流刺激とヒト歩行2021

    • Author(s)
      小金丸聡子
    • Organizer
      第51回日本臨床神経生理学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] 嚥下観察による脳活動変化―健常人における検討2021

    • Author(s)
      小金丸聡子,武村優,入澤寛,美馬達哉,美津島隆,神作憲司
    • Organizer
      第5回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会
  • [Presentation] 前額面での膝位置覚はknee-in姿勢において誤差が生じやすい2021

    • Author(s)
      水野 史弥,小金丸聡子,入澤 寛,武村 優,美津島 隆
    • Organizer
      第58回日本リハビリテーション医学会学術集会
  • [Presentation] ALSの嚥下障害症例1例における脳波による嚥下関連脳活動2021

    • Author(s)
      小金丸聡子,武村 優,入澤 寛,美馬 達哉,美津島 隆,神作 憲司
    • Organizer
      第58回日本リハビリテーション医学会学術集会
  • [Presentation] 筋萎縮性側索硬化症における多系統変性と関連する臨床の諸問題 完全閉じ込め状態の患者に対するブレイン-マシン・インターフェイス2021

    • Author(s)
      小金丸 聡子, 神作 憲司
    • Organizer
      第62回日本神経学会学術大会
    • Invited
  • [Presentation] Closed-loop stimulation of the medial septum terminates epileptic seizures2021

    • Author(s)
      Takeuchi Y
    • Organizer
      The 44th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • Invited
  • [Presentation] Closed-loop brain stimulation for controlling epileptic seizures2021

    • Author(s)
      Takeuchi Y
    • Organizer
      The 51st Annual Meeting of the Japanese Society of Clinical Neurophysiology
    • Invited
  • [Presentation] Closed-loop/state-informed TMS-EEGによる脳情報処理の解明2021

    • Author(s)
      北城圭一
    • Organizer
      第51回日本臨床神経生理学会学術大会 サテライトシンポジウム2 第32回磁気刺激法の臨床応用と安全性に関する研究会
    • Invited
  • [Presentation] rTMS-EEG同時計測による非線形神経ダイナミクスへの摂動的アプローチ.2021

    • Author(s)
      北城圭一
    • Organizer
      第117回日本精神神経学会学術総会, シンポジウム11 rTMSの生物学的基盤, TMSを用いた神経生理学的研究と精神科領域への臨床応用
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi