2022 Fiscal Year Annual Research Report
感覚運動ネットワークの再編成を誘導する標的定位型ニューロフィードバック法の開発
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21J20955
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
岩間 清太朗 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 頭皮脳波 / 感覚運動ネットワーク / ニューロフィードバック / 運動機能修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度中に確定させた実験プロトコルの倫理承認の完了を確認し、脳の標的領域における興奮性を一過的に変調させる反復経頭蓋磁気刺激を用いた介入実験を、単盲検シャム処置対照ランダム化比較デザインで実施した。研究計画内の重要な問であった、神経ネットワークにおける脳領域間の相互作用と行動の関連を解明するための研究遂行が順調に進み、当該実験では補足運動皮質の興奮性を変調することにより、運動準備中の神経活動パタンが変化すること、一過的に変調した神経興奮性は訓練対象とした行動の結果のみと関連したことなど、昨年度実施した実験である脳の状態を実時間的にモニタリングして判定結果に基づき運動開始指示の送信タイミングを変化させた研究と整合する結果を得た。こうした結果を一連の研究としてまとめ、生命科学分野において重要な雑誌への原著論文掲載を達成した。
そのほか、科学的に質の高い臨床研究デザインで実施した健常者を対象としてニューロフィードバック訓練の介入効果を評価した実験も同様のタイミングで同じく神経科学分野において重要な雑誌への掲載を達成した。Brain-computer interfaceを用いたこの研究では、磁気共鳴画像MRIを介入前後で撮像することで脳構造の変化を定量した。その被験者の今の脳状態をフィードバックして自己調節を促すBCI訓練の対照条件として、他者の脳状態をフィードバックする群を設けた二盲検シャム処置ランダム化比較試験により、極力バイアスリスクの低い状態で結果を観察した。すると脳構造変化は、真のフィードバックを経験した群では一次運動皮質近傍において統計的に有意な変化を呈し、偽のフィードバックを経験した群は視覚野を中心として運動に直接関係しない領域の変化が認められた。
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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
当初の計画通り運動技能に関連する神経ネットワークにおける脳信号の特徴量を同定し、そのハブ領域への介入実験によって行動の変化を誘導することができた。さらに、神経イメージング法を使った研究では二重盲検ランダム化比較試験のデザインでも標的定位的な就職効果を確認することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は神経原性疾患患者への小規模パイロット実験を行い、とりわけ脳卒中後の片麻痺に対して標的定位的な神経修飾がより効率的な運動機能の再獲得に貢献するか検討する必要がある。場所を選ばず実験実施可能にすることが重要であるため、ポータブルシステムでも同等の神経可塑性誘導能をもったアルゴリズムを構築するためにモデル圧縮などの考え方を参考にする。
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