2011 Fiscal Year Annual Research Report
反復的経頭蓋磁気刺激療法の慢性刺激による脳変化とコンピューターシミュレーション
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22591608
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
齋藤 洋一 大阪大学, 産学連携本部, 特任教授 (20252661)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関野 正樹 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20401036)
木下 学 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (40448064)
細見 晃一 大阪大学, 産学連携本部, 特任助教 (70533800)
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| Keywords | 脳・神経 |
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| Research Abstract |
ヒト臨床において大脳皮質内に生じる誘起電流を正確に予想する事が必要であることから、反復経頭蓋磁気刺激療法(rTMS)コンピューターシミュレーションシステムの開発を思い立った。rTMSの場合その刺激強度と皮膚、頭蓋の厚さ、髄液腔の大きさ、脳溝の深さ等により実際の運動野皮質に生じる誘起電流の強さは異なる。具体的には、頭蓋骨は電気抵抗が大きいので誘起電流は脳内で閉鎖回路を作って流れる。したがって頭皮、頭蓋骨、硬膜はまとめて絶縁体と近似する。MRI撮影から画像処理して脳、髄液、その他の絶縁体に分けて3次元シミュレーションを行った。個々の患者のMRIデータ（5mmメッシュ）を基に脳とそれ以外に分けた脳内誘起電流分布を計算機シミュレートすることに着手し一応の画像化ができた。MRIデータのメッシュを5mmにした為、シミュレーション結果に粗さが目立つもののシミュレーションシステムの基盤を構築することができた。臨床の場で使用するには、脳内電磁場解析モデルの高空間分解能化が必要であるので、今後画像メッシュの小型化を進めている。
動物実験において、ラット脳をrTMSした際に大脳皮質においてどのような血流変化が生じるか、神経細胞、グリアにおける遺伝子発現の変化を検討することは、ヒトでのrTMSの安全性の確保のために重要である。直径20mmのラット用8の字コイルを用いて誘起電流発生範囲をシミュレーションして可能な限り限局した刺激を施行し、レーザースペックル血流計により脳表血流を測定する準備をしている。レーザースペックル血流計に磁場が当たると血流計が壊れるため、rTMSコイルと血流計との配置、移動のシステム作成に苦心しており、まだ未完成である。取り出した脳におけるearly immediate gene、BDNFなどの免疫組織化学的検討は準備中であり、血流測定が終了したラット脳で順次施行する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
（理由）ヒト脳内電磁場解析モデルの確立に時間を要している。ラット実験は、スペックル血流計が、反復磁気刺激により発生する磁場で壊れる可能性があるため、システムの構築に時間を費やしている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト脳内電磁場解析モデル製作は、試行錯誤しながら現在も進行している。今後、2mmメッシュでの高解像度電磁場解析モデル製作に取り組んでいきたい。ラット実験は、レーザースペックル計と反復経頭蓋磁気刺激コイルの配置、移動に苦労しており、今後、システムを確立し、データを集積していきたい。また、形態学的検討も加えていく予定である。
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Research Products
(43 results)
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[Journal Article] Quantitative analysis of phosphenes induced by navigation-guided repetitive transcranial magnetic stimulation.2011
Author(s)
Tani N, Hirata M, Motoki Y, Saitoh Y, Yanagisawa T, Goto T, Hosomi K, Kozu A, Kishima H, Yorifuji S, Yoshimine T.
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Journal Title
Brain Stimul
Volume: 4
Pages: 28-37
DOI
Peer Reviewed
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