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2022 Fiscal Year Research-status Report

Challenge to extinct fear memories by modulating cortical networks in unstable state

Research Project

Project/Area Number 22K19721
Research InstitutionNiigata University of Health and Welfare

Principal Investigator

大鶴 直史  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (50586542)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 平田 晃正  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00335374)
ゴメスタメス ホセデビツト  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60772902) [Withdrawn]
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Keywords恐怖記憶 / 不安定状態 / tACS / MEG
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、恐怖記憶を消去するための不安定状態に関与する脳内ネットワークを同定し、そのネットワークに経頭蓋交流電流刺激(transcranial alternating current stimulation:以下tACS)を用いて人為的介入を行うことを目的としている。当該研究の遂行のためには、適切な恐怖記憶形成および消去のパラダイムを考えること、かつtACSを従来のものよりも高精度化することが重要となる。そこで、本年度はまず、脳内電界シミュレーションによる至適な電極配置および電界強度の強さを検証した。恐怖記憶に関連する背外側前頭前野、島皮質を対象としたシミュレーションを実施した。具体的には、個人ごとにMRIで撮像したT1およびT2強調画像から、頭部を皮膚・脂肪・骨・脳脊髄液・白質・灰白質などの組織に分類し、各組織に伝導率を与えることで、tACSで刺激を行った際に脳に生じる電界強度のシミュレーションを実施した。その結果、背外側前頭前野および島皮質を刺激するために、至適だと考えられる電極配置および強度を決定することができた。
その他、恐怖記憶を形成し、消去する実験パラダイムの構築も実施した。11名でデータ取得を行い、7名では恐怖記憶が形成された。今回は消去をメインターゲットとしているが、形成に関してもその神経基盤を明らかにするために、現在脳磁場計測装置(MEG)での計測を進めている。来年度以降に、MEGの解析を進める予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本年度の研究計画は、恐怖記憶の消去に関連する不安定状態の脳内ネットワーク同定のために、恐怖記憶の実験パラタイムを確立することにあった。本年度は、Psychopyを用いて、特定の画像に対して恐怖記憶を形成させるために、当該画像の提示時にのみ電気刺激を与えるという広く用いられているパラダイムを用いて、予備実験を実施した。11名の被験者で実施したところ、7名の被験者では恐怖記憶が形成された一方で4名には形成されなかった。本研究結果により、消去の前の形成期の神経基盤も同時に検証するために、脳磁場計測装置を用いた脳内メカニズムの検証を開始した。
その他、続く介入研究で使用予定の経頭蓋交流電流刺激(transcranial alternating current stimulation:tACS)に関しても、至適な刺激パラメータを決定するための脳内電界シミュレーションを実施した。30名のMRI構造画像から、背外側前頭前野および島皮質に様々な電極配置でtACSを実施した時に生じる電界のシミュレーションを実施した。その結果、グループレベルで至適だと考えられる電極配置を決定することができた。
上述のように、おおむね研究は順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

来年度は、本年度に予備実験として実施してきた恐怖記憶形成の実験パラダイムを用いて、恐怖記憶の形成および消去に関する神経基盤を脳磁場計測装置(MEG)を用いて検証していく予定である。具体的には、恐怖記憶の形成期における神経活動および、想起後におとずれる恐怖記憶の不安定状態における神経活動を、MEGを用いて計測する。その後、得られた神経活動データに対して、機能的ネットワークを検討する解析(各脳領域間のphase locking valueの算出)を実施して、恐怖記憶の形成および消去に深く関連する脳内ネットワークを抽出する。
さらに、前年度に実施してきた脳内電界シミュレーションによるtACS刺激パラメータが、真に脳内における特定周波数帯域の活動を変調するかに関しても、MEGを用いて検証する。具体的には、tACSの前後でMEGによる安静時皮質活動を記録し、意図する脳内ネットワークをtACSで変調することができるかを検証する。
また、MEGによる機能的ネットワークの解析も実施するが、その他特定領域の特定周波数パワーが関与している可能性および特定領域の興奮抑制バランスが関与していることも想定し、得られたMEGデータの解析を進める。

Causes of Carryover

初年度において解析用PCの購入を予定していたが、その購入を翌年度に見送ったために次年度使用額が生じたのが主な理由である。本年度に購入予定である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2022

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Transcranial direct current stimulation and transcranial random noise stimulation over the cerebellum differentially affect the cerebellum and primary motor cortex pathway2022

    • Author(s)
      Kawakami Saki、Inukai Yasuto、Ikarashi Hitomi、Watanabe Hiraku、Miyaguchi Shota、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Journal of Clinical Neuroscience

      Volume: 100 Pages: 59~65

    • DOI

      10.1016/j.jocn.2022.04.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Association between somatosensory sensitivity and regional gray matter volume in healthy young volunteers: a voxel-based morphometry study2022

    • Author(s)
      Onishi Hideaki、Nagasaka Kazuaki、Yokota Hirotake、Kojima Sho、Ohno Ken、Sakurai Noriko、Kodama Naoki、Sato Daisuke、Otsuru Naofumi
    • Journal Title

      Cerebral Cortex

      Volume: 33 Pages: 2001~2010

    • DOI

      10.1093/cercor/bhac188

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Transcranial Electrical Stimulation over the Posterior Parietal Cortex on Tactile Spatial Discrimination Performance2022

    • Author(s)
      Saito Kei、Otsuru Naofumi、Inukai Yasuto、Kojima Sho、Miyaguchi Shota、Nagasaka Kazuaki、Onishi Hideaki
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 494 Pages: 94~103

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2022.05.010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of a Body Part Action on Body Perception of the Other Inactive Body Part2022

    • Author(s)
      Hara Masayuki、Sugata Hisato、Otsuru Naofumi、Takasaki Masaya、Ishino Yuji、Mizuno Takeshi、Miki Masahito、Kanayama Noriaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Cognitive and Developmental Systems

      Volume: 14 Pages: 1~1

    • DOI

      10.1109/TCDS.2022.3210659

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 右頭頂間溝への経頭蓋直流電気刺激が反応抑制機能に与える影響2022

    • Author(s)
      志賀恭介,宮口翔太,犬飼康人,大鶴直史,大西秀明
    • Organizer
      第28回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会(Web開催)
  • [Presentation] 電界シミュレーションを用いた経頭蓋交流電流による鎮痛効果の検討2022

    • Author(s)
      五十嵐眸実,大鶴直史,長坂和明,宮口翔太,Jose Gomez-Tames,平田晃正,大西秀明
    • Organizer
      第28回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会(Web開催)
  • [Presentation] 異なる電流強度による経皮的迷走神経刺激が自律神経活動に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      横田裕丈,江玉睦明,平林怜,関根千恵,大鶴直史,齊藤慧,小島翔,宮口翔太,大西秀明
    • Organizer
      第27回日本基礎理学療法学会学術大会(大阪)
  • [Presentation] 疼痛の評価と治療2022

    • Author(s)
      大鶴直史
    • Organizer
      日本物理療法合同学術大会2023
    • Invited
  • [Presentation] 疼痛治療と多職種連携2022

    • Author(s)
      大鶴直史
    • Organizer
      日本ペインクリニック学会第3回北関東・甲信越支部学術集会
    • Invited
  • [Presentation] 運動器慢性疼痛に対するリハビリテーション医療の問題点と今後の展望2022

    • Author(s)
      大鶴直史
    • Organizer
      第6回日本リハビリテーション医学会秋季学術大会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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