皮膚への温熱刺激における脳内情報処理過程の解明 -脳磁図を用いた研究-

2013 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 25350633
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 相馬 俊雄 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 准教授 (40339974)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大山 峰生 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (10367427) ; 菅原 和広 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 助教 (10571664)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 脳磁図 / 体性感覚 / 温熱刺激

Research Abstract

脳磁図（MEG）は，地磁気の1億分の1という微弱な脳磁界を計測するため，シールドルーム内では，磁界を発生する機器や装置を使用することが不可能であった．しかし，これまでに我々は，シールド加工された刺激装置（プローブ）や電極を使用して，ノイズの混入なく体性感覚誘発磁界（SEF）を計測することに成功してきた．本研究は，温熱覚刺激装置を使用して，温度刺激の違いが，それぞれの温度受容器から，どのような神経線維を伝達して，大脳皮質の機能局在部位に投射されるかMEGを用いて解析ことである．
温熱感覚刺激に関する先行研究は，空間分解能の優れているMRIを使用し，温度変化に対して，大脳皮質の機能局在部位の活動についての報告されたものが多い．しかし，本研究では，空間分解能と時間分解能の優れているMEGを使用して，異なる温熱覚刺激における脳内の情報処理課程の違いについて，SEFの波形（潜時・振幅）から解明しようとする試みである．
温熱刺激装置は，これまでペルチェ素子に電圧を加え，温度刺激を行った報告以外にみられない．先行研究で使用している温熱刺激装置（ペルチェ素子）は，非磁性体ではあるものの，電気信号が加わるとMEGの計測中に高電圧なノイズを発生してしまい，計測を行うことができない．そこで今回，レーザー光線を使用してノイズの発生を抑えた温熱刺激装置を製作し，皮膚への温熱刺激時の大脳皮質活動を計測することである．

Current Status of Research Progress

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

Reason

初年度の実施計画は，MEG計測をする際にシールドルーム内で使用できる温熱刺激装置の作成である．MEG計測中は，温熱刺激に伴うノイズの発生が起こらないようにしなければならない．先行研究で用いられている温熱刺激装置は，温熱刺激に伴い電気的なノイズが発生し，それが脳の微弱な活動電位よりも大きいため，MEGを記録することができなかった．MRIやCTなどを用いた先行研究では，ノイズの発生の有無に関係なく，脳活動を計測することがでるが，MEG計測では，先行研究と同様の温熱刺激装置を使用することができない．そこで，ノイズが発生しないレーザー光線を用いた温熱刺激装置を製作することができた．

Strategy for Future Research Activity

昨年度は，温熱刺激装置の製作に取り組んだ．今年度は，まず製作した温熱刺激装置をシールドルーム内で使用して，MEG計測時にノイズの発生の有無を確認する．その後，手掌または手背に温熱刺激を与えて，MEG計測が可能であるかを確認することを予定している．また，温熱刺激の立ち上がり（温度上昇）速度を電気刺激時の立ち上がりに近似させる調整が　必要となる．
現在，製作したレーザー刺激装置は，1℃前後の温度変化の設定や一定の温度で刺激を行うことができない．そのため，今後は，レーザーの出力と照射面積を調節して，温熱刺激の設定温度を1℃単位または5℃単位で調節できるよう開発することを予定している．