発振現象を基盤とした革新的神経修飾法の開発

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Non-linear Neuro-oscillology: Towards Integrative Understanding of Human Nature
• Project/Area Number: 16H01605
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 濱田 雅 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (40708054)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 経頭蓋磁気刺激 / 発振現象 / 神経修飾

Outline of Annual Research Achievements

本研究での目的は非侵襲的神経修飾法による発振現象可変を晨鶏基盤とした革新的神経修飾法の開発である。具体的には患者固有の発振振動数を同定し、申請者が開発した強力な神経修飾法Quadripulse stimulation (QPS)の刺激パラメータへオンラインフィードバックを行いQPSのテーラーメイド化を行うことを目的としている。本年度は、その前段階としてＱＰＳのばらつきについて検討し年齢が上がると反応率がさがること（Hanajima et al., 2017)、およびそもそもＱＰＳのばらつきが少ないことを報告した（Nakamura et al., 2016)．予備的検討として被験者固有の発振振動数（基礎律動）を脳波にて同定し、それぞれの固有基礎律動に基づいて、ＱＰＳのパラメーターを可変させ神経可塑性について検討した。固有振動数にもとづくＱＰＳのほうが、従来のＱＰＳよりもより効果的に神経可塑性が誘導できることと仮定した。さらに固有振動数の２倍、３倍、４倍といった刺激頻度数についても検討して結果としては従来のＱＰＳでも固有振動数に基づくＱＰＳいずれにおいても、神経可塑性は効果的に誘導される、といった結果であった。ＱＰＳはそもそも神経可塑性のばらつきが他のプロトコールに比べて少ないため、固有振動数による影響が少なかったと考察した。今後については、まずＱＰＳ以外の方法において固有振動数をテーラーメイド化することにより効果のばらつきが少なくなるか検討するとともに、固有振動数のゆらぎを加味したオンラインフィードパックシステムを確立し神経可塑性について検討する。さらに大脳基底核疾患の代表であるパーキンソン病などの患者においても固有振動数に基づいた神経修飾法による可塑性を検討することとする。

Current Status of Research Progress

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

Reason

概ね予定したとおり研究は進捗している。

Strategy for Future Research Activity

まず当初予定した通りＱＰＳ以外の方法において固有振動数をテーラーメイド化することにより効果のばらつきが少なくなるか検討するとともに、固有振動数のゆらぎを加味したオンラインフィードパックシステムを確立し神経可塑性について検討する。さらに大脳基底核疾患の代表であるパーキンソン病などの患者においても固有振動数に基づいた神経修飾法による可塑性を検討することとする。

Research Products

• [Journal Article] The effect of age on the homotopic motor cortical long-term potentiation-like effect induced by quadripulse stimulation (2017)
  • Author(s): Hanajima R, Tanaka N, Tsutsumi R, Enomoto H, Abe M, Nakamura K, Kobayashi S, Hamada M, Shimizu T, Terao Y, Ugawa Y
  • Journal Title: Exp Brain Res Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1007/s00221-017-4953-0.
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Variability in Neural Excitability and Plasticity Induction in the Human Cortex: A Brain Stimulation Study (2017)
  • Author(s): Hordacre B, Goldsworthy MR, Vallance, AM, Darvishi S, Moezzi B, Hamada M, Rothwell JC, Ridding MC
  • Journal Title: Brain Stimulation Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1016/j.brs.2016.12.001
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Variability in response to quadripulse stimulation of the motor cortex (2016)
  • Author(s): Nakamura K, Groiss SJ, Hamada M, Enomoto H, Kadowaki S, Abe M, Murakami T, Wiratman W, Chang F, Kobayashi S, Hanajima R, Terao Y, Ugawa Y.
  • Journal Title: Brain Stimulation Volume: 9 Pages: 859,866
  • DOI: 10.1016/j.brs.2016.01.008
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Current direction - basic physiology and plasticity (2017)
  • Author(s): Hamada M
  • Organizer: 2nd International Brain Stimulation Conference
  • Place of Presentation: Barcelona, Spain
  • Year and Date: 2017-03-05 – 2017-03-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Brain stimulation and neuromodulation of neurodegenerative disorders. (2016)
  • Author(s): Hamada M
  • Organizer: 2016 Japanese-American Kavli Frontiers of Science symposium
  • Place of Presentation: Irvine, California
  • Year and Date: 2016-12-02 – 2016-12-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Plasticity of human motor and sensory cortices induced by non-invasive brain stimulation (2016)
  • Author(s): Hamada M
  • Organizer: 10th ICME (CME2016)
  • Place of Presentation: Utsunomiya Japan
  • Year and Date: 2016-08-04 – 2016-08-04
  • Int'l Joint Research / Invited