随意運動に関する高次脳機能の無侵襲的研究

• 研究課題/領域番号: 04044096
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 柴崎 浩 京都大学, 医学部, 教授 (30037444)
• 研究分担者: POLICH J. 米国サンディエゴスクリップス研究所, 研究室長 ; EISEN A.A. カナダブリティッシュコロンビア大学, 医学部, 教授 ; HARI Riitta フィンランドヘルシンキ工科大学, 低温研究所, 教授 ; LUDERS H.O. 米国クリーブランドクリニック, 神経内科, 部長 ; HALLETT Mark 米国国立衛生研究所(NIH), NINDS, 部長 ; FREUND H.ーJ. ドイツジュッセルドルフ大学, 医学部, 教授 ; BARRETT Geef 英国ロンドン大学, 国立神経病院・神経心理部門, 主任研究員 ; 間賀田 泰寛 京都大学, 医学部, 助手 (20209399) ; 池田 昭夫 京都大学, 医学部, 助手 (90212761) ; 長峯 隆 京都大学, 医学部, 助手 (10231490) ; 米倉 義晴 京都大学, 医学部, 助教授 (60135572) ; FREUND H ーJ ドイツ, デュッセルドルフ大学・医学部, 教授 ; BARRETT Geof 英国ロンドン大学国立神経病院, 神経心理学, 主任研究員
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 13,000千円 (直接経費: 13,000千円); 1993年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円); 1992年度: 8,800千円 (直接経費: 8,800千円)
• キーワード: 随意運動 / 高次脳機能 / 無侵襲的研究 / 運動関連脳電位 / 随伴陰性変動 / 運動関連脳磁図 / PET / 局所脳血流 / 頭皮上分布 / 硬膜下記録

研究概要

2年間にわたる本国際学術共同研究により、米国、英国、ドイツ、カナダ、フィンランドの各研究分担者との多面的無侵襲的研究手段を用いて、ヒトの随意運動の中枢調節における補足運動野と一次運動野の機能の一端を明らかにした。
1。運動関連脳電位の発生源に関する研究
随意運動に先行して出現する脳電位の発生源を解明するために、米国クリーブランドクリニックに研究分担者池田昭夫助手を派遣し、同施設の研究分担者リューダース博士との共同研究によって、てんかん患者を対象として術前の硬膜下電極による記録を行い、またリューダース博士を京都大学医学部に招へいしてそのデータ解析を行い、手指の随意運動開始の約2秒前から補足運動野と一次運動野のそれぞれ手の領域が両側性に活動し、運動開始の約300ミリ秒前になると、ともに反対側が優位に活動することを明らかにした。
2。単純な運動と複雑な運動の比較
ひとの手指の単純な反復運動と複雑な連続運動に先行する頭皮上脳電位を比較し、複雑な運動では従来唱えられてきた補足運動野に加えて、一次運動野も重要な役割を果たすことを示唆する所見を得た。さらに、一本の指の独立運動の方が2本の指の同時運動に比較して、特に反対側中心部でより大きな運動準備電位を生じることから、繊細な指の運動には一次運動野の手の領域が重要な働きをなすことが示唆された。
3。随伴陰性変動の発生機序に関する研究
英国から研究分担者バレット博士を計2回、そして東京滞在中であった米国の研究分担者ポリッチュ博士を1回、それぞれ京都大学医学部に招へいし、感覚認知と運動反応の関連を反映すると考えられる随伴陰性変動(contingent negative variation,CNV)を正常者の頭皮上から記録し、上記(1)の運動関連脳電位が小脳障害の影響を強く受けるのに対して、本電位はその影響を受けないことを明らかにした。また同じく上記クリーブランドクリニックにおける硬膜下記録によって、CNVの発生源の一部が前頭前野にあることを見い出した。
4。運動関連脳磁図の記録
ヒトの手指の随意運動に伴う運動皮質活動部位を解明するために、米国国立衛生研究所(NIH)に研究分担者長峯隆助手を派遣して、同施設の研究分担者ハレット博士と7チャンネル脳磁図計測装置を用いて共同研究を行い、運動開始の直前直後の運動皮質活動部位を明らかにした。さらにヘルシンキ工科大学低温研究所に長峯隆助手を派遣して、同施設の研究分担者ハリ教授と122チャンネル脳磁図計測装置を用いて運動関連脳磁図の記録を行い、運動開始の2秒前から出現する成分に注目してさらにそのデータ解析を継続中である。
5。随意運動時における脳血流変化のPETによる検討
ヒトが手指の運動を行っている間に15-Oで標識した水(H_2^<15>O)を静脈注射して、ポジトロン断層撮影(PET)によって局所脳血流を測定し、さらにその血流画像を各被検者のMR画像に重畳して、脳の活動部位を求めた。その結果単純な運動でも複雑な運動でも運動と反対側の補足運動野と一次運動野が活動するが、特に複雑な運動では、従来唱えられてきた補足運動野に加えて、両側の一次運動野も重要な働きを行うことを明らかにし、上記(2)の電気生理学的所見を支持する成績を得た。なおこのデータの解析のために、研究分担者米倉義晴助教授および研究協力者定藤規弘院生を米国NIHに派遣し、同施設の研究分担者ハレット博士と共同研究を行った。また、ドイツのジュッセルドルフ大学より研究分担者フロイント教授を京都大学に招へいし、歩行運動に伴う脳血流変化を同じくPETで測定し、そのデータ解析のために研究協力者本田学院生を米国NIHに派遣して、上記ハレット博士および定藤院生と共同研究を行った。

研究成果

• [文献書誌] Ikeda,A.: "Movement-related potentials recorded from supplementary motor area and primary motor area.Role of SMA in voluntary movements." Brain. 115. 1017-1043 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A.: "Invasive recording of movement-related cortical potentials in humans." Journal of Clinical Neurophysiology. 9. 509-520 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A.: "Movement-related potentials associated with single and repetitive movements recorded from human supplementary motor area." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. 89. 269-277 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kitamura,J.: "Enhanced negative slope of cortical potentials before sequential as comared with simultaneous extensions of two fingers." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. 86. 176-182 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kitamura,J.: "A cortical slow potential is larger before an isolated movement of a single finger than simultaneous movement of two fingers." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. 86. 252-258 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H.: "Recent advances in non-invasive studies of higher brain functions." Brain & Development. 15. 423-427 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H.: "Both primary motor cortex and supplementary motor area play an important role in complex finger movement." Brain. 116. 1387-1398 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sadato,N.: "Noninvasive measurement of regional cerebral blood flow change with H2-150 and PET using a mechanical injector and a standard arterial input function." IEEE Transactions on Medical Imaging. 12. 703-710 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A.: "Dissociation between contingent negative variation and readiness potential in a patient with cerebellar efferent lesion." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Miyazaki,M.: "Generator mechanism of pain-related evoked potentials following CO2 laser stimulation of hand: scalp topography and effect of predictive warning signal." Journal of Clinical Neurophysiology. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nagamine,T.: "Cortical magnetic and electric fields associated with voluntary finger movements." Brain Topography. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H.: "Cortical reflex negative myoclonus." Brain. (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 柴崎 浩(分担): "誘発電位-基礎から臨床応用まで-(下地 恒毅 編)" 西村書店, 9 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H.(分担): "Evoked Potentials in Clinical Testing(edited by Halliday,A.M.)" Churchill Livingstone,Edinburgh, 15 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A. et al: "Movement-related potentials recorded from supplementary motor area and primary motor area. Role of SMA in voluntary movements." Brain. 115. 1017-1043 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A. et al: "Invasive recording of movement-related cortical potentials in humans." Journal of Clinical Neurophysiology. 9. 509-520 (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A. et al: "Movement-related potentials associated with single and repetitive movements recorded from human supplementary motor area." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. 89. 169-277 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kitamura,J. et al: "Enhanced negative slope of cortical potentials before sequential as compared simultaneous extensions of two fingers." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. 86. 176-182 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kitamura,J. et al: "A cortical slow potential is larger before an isolated movement of a single finger than simultaneous movement of two fingers." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. 86. 252-258 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H.: "Recent advances in non-invasive studies of higher brain functions." Brain & Development. 15. 423-427 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H. et al: "Both primary motor cortex and supplementary motor area play an important role in complex finger movement." Brain. 116. 1387-1398 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sadato,N. et al: "Noninvasive measurement of regional cerebral blood flow change with H2-150 and PET using a mechanical injector and a standard arterial input function." IEEE Transactions on Medical Imaging. 12. 703-710 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikeda,A. et al: "Dissociation between contingent negative variation and readiness potential in a patient with cerebellar efferent lesion." Electroencephalography and clinical Neurophysiology. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Miyazaki,M. et al: "Generator mechanism of apin-related evoked potentials following CO2 laser stimulation of hand : scalp topography and effect of predictive warning signal." Journal of Clinical Neurophysiology. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nagamine, T. et al: "Cortical magnetic and electric fields associated with voluntary finger movements." Brain Topography. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shibasaki,H.: "Cortical reflex negative myoclonus." Brain. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shibasaki, H.: Churchill Livingstone, Edinburgh. Evoked Potentials in clinical Testing (edited by Halliday, A.M.), 523-537 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] 中村 政俊,小野 英明,柴崎 浩: "視標追跡運動機能の加速度特性の解析とモデル構成-小脳失調症と基底核障害の相違について-" 医用電子と生体工学. 30. 130-140 (1992)
• [文献書誌] SHIBASAKI, H.: "Noninvasive studies of higher brain functions related to voluntary movement in human" Biomedical Research. 13(Suppl). 1-3 (1992)
• [文献書誌] IKEDA, A., Luders, H.O., Burgess, R.C.and SHIBASAKI, H.: "Movement-related potentials recorded from supplementary motor area and primary motor area.Role of supplementary motor area in voluntary movements" Brain. 115. 1017-1043 (1992)
• [文献書誌] IKEDA, A.and SHIBASAKI, H.: "Invasive recording of movement-related cortical potentials in humans" Journal of Clinical Neurophysiology. 9. 509-520 (1992)
• [文献書誌] KITAMURA, J., SHIBASAKI, H., TAKAGI, A., NABESHIMA, H.and YAMAGUCHI, A.: "Enhanced negative slope of cortical potentials before sequential as compared with simultaneous extension of two fingers" Electroencephalography and clinical Neurophysiology. (1993)
• [文献書誌] KITAMURA, J., SHIBASAKI, H.and KONDO, T.: "Cortical slow potential is larger before isolated movement of a single finger than simultaneous movement of two fingers" Electroencephalography and clinical Neurophysiology. (1993)
• [文献書誌] 柴崎 浩(分担): "誘発電位-基礎から臨床応用まで-(下地垣毅編)" 西村書店,新潟, 316 (1992)