最も効果的なヒト脳可塑性誘導法の開発：PA-QPSの基礎的/臨床的研究

• 研究課題/領域番号: 16K09724
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経内科学
• 研究機関: 福島県立医科大学
• 研究代表者: 村上 丈伸 福島県立医科大学, 医学部, 助教 (00403428)
• 研究協力者: ウィヌグロホ ウィラトマン
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: PA-QPS / シナプス可塑性 / 長期増強 / 長期抑圧 / PAS / QPS / 経頭蓋磁気刺激法 / 非侵襲的脳刺激法 / 運動学習 / 末梢神経電気刺激

研究成果の概要

非侵襲的脳刺激法は神経科学や臨床神経学分野で有用である。我々は4連発の経頭蓋磁気刺激法（TMS）と4連発の末梢神経電気刺激とを組み合わせた新しいプロトコル（PA-QPS）を考案し、その効果を検証した。PA-QPSはTMSの刺激間隔によって、脳の神経活動性を興奮性・抑圧性の両方向に変化させることができた。また電気刺激を行うタイミングによって抑圧性効果がさらに増強されたり、効果を消失させることができた。多数例でPA-QPSの効果を検証したところ、従来のプロトコルに比べて効果的でかつ確実な抑圧性効果を誘導できることが示された。PA-QPSは運動異常疾患の病態解明や治療的応用に期待できると考えた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

非侵襲的脳刺激法は神経科学分野の研究だけでなく、精神精神疾患の病態解明や治療といった臨床的応用としても用いられている。しかし、これまでに確立された刺激法の効果は、個人間でばらつきがあり、効果の再現性や確実性の問題が指摘されている。本研究によって開発された新しい刺激法（PA-QPS）は、その点を克服して従来の刺激法に比べてより効果的にシナプス可塑性変化を誘導できる。この手法を用いることで、パーキンソン病やジストニアといった運動異常疾患の病態の解明や治療的応用が期待できる点に学術的、社会的意義がある。

研究成果

• [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)
• [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] A unique shape of the brainstem lesion causing orthostatic hypotension in anti-NMDAR encephalitis. (2019)
  • 著者名/発表者名: Murakami T., Nakatani-Enomoto S., Enomoto H., Takahashi Y., Ugawa Y.
  • 雑誌名: Internal Medicine 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel pathogenic XK mutations in McLeod syndrome and interaction between XK protein and chorein. (2019)
  • 著者名/発表者名: Urata Y., Nakamura M., Sasaki N., Shiokawa N., Nishida Y., Arai K., Hiwatashi H., Yokoyama I., Narumi S., Terayama Y., Murakami T., Ugawa Y., Sakamoto H., Kaneko S., Nakazawa Y., Yamasaki R., Sadashima S., Sakai T., Arai H., Sano A.
  • 雑誌名: Neurology: Genetics 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Coil model comparison for cerebellar transcranial magnetic stimulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Can M., Laakso I., Nieminen J., Murakami T., Ugawa Y.
  • 雑誌名: Biomedical Physics and Engineering Express 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 化膿性脳室炎を合併した細菌性髄膜炎における抗菌薬治療～自験例と症例報告の検討～ (2019)
  • 著者名/発表者名: 時村瞭, 井口正寛, 伊藤英一, 村上丈伸, 宇川義一.
  • 雑誌名: 臨床神経学 巻: 59 号: 3 ページ: 133-138
  • DOI: 10.5692/clinicalneurol.cn-001210
  • NAID: 130007626626
  • ISSN: 0009-918X, 1882-0654
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A multi-scale computational approach based on TMS experiments for the assessment of electro-stimulation thresholds of the brain at intermediate frequencies. (2018)
  • 著者名/発表者名: Soldati, Marco; Mikkonen, Marko; Laakso, Ilkka; Murakami, Takenobu; Ugawa, Yoshikazu; Hirata, Akimasa
  • 雑誌名: Phys Med Biol. 巻: 63 号: 22 ページ: 225006-225006
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aae932
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The motor network reduces multisensory illusory perception (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Abe M, Wiratman W, Fujiwara J, Okamoto M, Mizuochi-Endo T, Iwabuchi T, Makuuchi M, Yamashita A, Tiksnadi A, Chang F, Kubo H, Matsuda N, Kobayashi S, Eifuku S, Ugawa Y
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 38 号: 45 ページ: 9679
  • DOI: 10.1523/jneurosci.3650-17.2018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Where and what TMS activates: experiments and modeling. Brain Stimul (2018)
  • 著者名/発表者名: Ilkka L, Murakami T, Hirata A, Ugawa Y
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 11(1) 号: 1 ページ: 166-174
  • DOI: 10.1016/j.brs.2017.09.011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A possible role of low regulatory T cells in anti-acetylcholine receptor antibody positive myasthenia gravis after bone marrow transplantation (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukatsu M, Murakami T, Ohkawara H, Saito S, Ikeda K, Kadowaki S, Sasaki I, Segawa M, Soeda T, Hoshi A, Takahashi H, Shichishima-Nakamura A, Ogawa K, Sugiura Y, Ohto H, Takeishi Y, Ikezoe T, Ugawa Y.
  • 雑誌名: BMC Neurology 巻: 17 号: 1 ページ: 93-93
  • DOI: 10.1186/s12883-017-0881-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 急性の経過で対麻痺，多発脳神経麻痺を来した髄膜悪性黒色腫症の1例 (2017)
  • 著者名/発表者名: Hattori K., Matsuda N., Murakami T., Ito E., Ugawa Y.
  • 雑誌名: 臨床神経学 巻: 57 号: 12 ページ: 769-774
  • DOI: 10.5692/clinicalneurol.cn-001092
  • NAID: 130006286438
  • ISSN: 0009-918X, 1882-0654
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variability in Response to Quadripulse Stimulation of the Motor Cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K., Groiss S.J., Hamada M., Enomoto H., Kadowaki S., Abe M., Murakami T., Wiratman W., Chang F., Kobayashi S., Hanajima R., Terao Y., Ugawa Y.
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 9 号: 6 ページ: 859
  • DOI: 10.1016/j.brs.2016.01.008
  • URL: https://pure.teikyo.jp/en/publications/e43b4d03-2322-4e3d-b65d-94790ac9e329
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A case of lymphomatosis cerebri mimicking inflammatory diseases (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami T., Yoshida K., Segawa M., Yoshihara A., Hoshi A., Nakamura K., Ichikawa M., Suzuki O., Yokoyama Y., Toyoshima Y., Sugiura Y., Ito H., Saito K., Hashimoto Y., Kakita A., Takahashi H., Ugawa Y.
  • 雑誌名: BMC Neurology 巻: 16 号: 1 ページ: 128-128
  • DOI: 10.1186/s12883-016-0655-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Influence of phasic muscle contraction upon the quadripulse stimulation (QPS) aftereffects (2016)
  • 著者名/発表者名: Kadowaki S, Enomoto H, Murakami T, Nakatani-Enomoto S, Kobayashi S, Ugawa Y
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol 巻: 127 号: 2 ページ: 1568
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2015.10.063
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] パーキンソン病における[¹²³I]イオフルパンSPECTとMIBG心筋シンチグラフィーとの併用に関する検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山田茜, 村上丈伸, 康英真, 飯國洋一郎, 森松暁史, 白田明子, 伊藤浩, 宇川義一
  • 雑誌名: 臨床神経学 巻: 56 号: 6 ページ: 400-406
  • DOI: 10.5692/clinicalneurol.cn-000848
  • NAID: 130005158854
  • ISSN: 0009-918X, 1882-0654
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] TMS can detect abnormal synaptic plasticity associated with amyloid-beta and Tau pathology in early staged dementia. (2019)
  • 著者名/発表者名: Murakami T., Abe M., Tiksnadi A., Futamura M., Kobayashi N., Hashimoto Y., Ugawa Y.
  • 学会等名: 3rd Brain Stimulation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Peripheral electrical nerve stimulation modulated QPS-induced synaptic plasticity. (2019)
  • 著者名/発表者名: Murakami T.
  • 学会等名: 3rd Brain Stimulation Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Higher efficacy and less inter-individual variability in QPS than TBS: head to head comparison study. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tiksnadi A., Murakami T., Wiratman W., Ugawa Y.
  • 学会等名: 3rd Brain Stimulation Conference
• [学会発表] 著明な脊髄萎縮を認めたミトコンドリア病の52歳女性例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 時村瞭, 安田恵, 阿部亜妃子, 黒見祐美子, 板垣裕也, 阿部暖, 服部香寿美, 村上丈伸, 金井数明
  • 学会等名: 第103回日本神経学会東北地方会
• [学会発表] 多発脳神経麻痺で発症し進行性の筋力低下を呈した82歳女性例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部暖, 榎本雪, 板垣裕也, 阿部亜妃子, 時村瞭, 安田恵, 吉田健二, 村上丈伸, 金井数明
  • 学会等名: 第103回日本神経学会東北地方会
• [学会発表] 診断に苦慮した中枢神経原発悪性リンパ腫の1例 (2019)
  • 著者名/発表者名: 阿部亜妃子, 吉田健二, 板垣裕也, 阿部暖, 時村瞭, 服部香寿美, 黒見祐美子, 安田恵, 村上丈伸, 小林俊輔, 榎本博之, 金井数明, 宇川義一
  • 学会等名: 第216回日本内科学会東北地方会
• [学会発表] Peripheral electrical nerve stimulation modulated QPS-induced synaptic plasticity. (2018)
  • 著者名/発表者名: Wiratman W., Murakami T., Kobayashi S., Enomoto H., Ugawa Y.
  • 学会等名: 4th Taiwan International Congress of Parkinson’s Disease and Movement Disorder
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気刺激による聴覚視覚統合の干渉－マガーク効果を用いた検討－ (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸
  • 学会等名: 第48回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 下位運動ニューロン症状でマスクされた上位運動ニューロン障害のCMCTによる検出：ALSにおいて (2018)
  • 著者名/発表者名: 時村瞭, 村上丈伸, 小林俊輔, 榎本博之, 宇川義一
  • 学会等名: 第48回日本臨床神経生理学会学術大会
• [学会発表] 下肢の錐体路障害を認めたMcLeod症候群の一例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部暖, 村上丈伸, 松本英之, 時村瞭, 服部香寿美, 黒見祐美子, 吉田健二, 安田恵, 阿部十也, 小林俊輔, 榎本博之, 中村雅之, 佐野輝, 宇川義一
  • 学会等名: 第48回日本臨床神経生理学会学術大会
• [学会発表] 臨床倫理四分割法を用いた退院支援カンファレンスへの介入と今後の課題 (2018)
  • 著者名/発表者名: 後藤真明, 五十嵐暁子, 菅野京子, 村上丈伸, 三川武彦, 和泉啓司
  • 学会等名: 第57回全国自治体病院学会
• [学会発表] 重症筋無力症でステロイド治療中に抗ARS抗体陽性多発筋炎を発症した一例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部亜妃子, 吉田健二, 板垣裕也, 阿部暖, 時村瞭, 服部香寿美, 黒見祐美子, 安田恵, 村上丈伸, 榎本博之, 宇川義一
  • 学会等名: 第102回日本神経学会東北地方会
• [学会発表] 水疱を伴わない帯状疱疹（zoster sine herpete）に続発して, 無菌性髄膜炎・動眼神経麻痺・脳血管症・脊髄炎を来し, 診断と治療に難渋した一例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 板垣裕也, 松田希, 田中翔子, 阿部暖, 服部香寿美, 中津秀幸, 安田恵, 村上丈伸, 吉田健二, 榎本博之, 宇川義一
  • 学会等名: 第102回日本神経学会東北地方会
• [学会発表] The motor system reduces McGurk illusion -event-related fMRI and TMS studies-. (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami T., Abe M., Fujiwara J., Makuuchi M., Kobayashi S., Eifuku S., UgawaY.
  • 学会等名: BrainBox Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Lymphocytic primary angiitis of the central nervous system (PACNS) の一例 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸, 服部香寿美, 飯島綾子, 小鷹昌明, 佐久間潤, 齋藤清, 宇川義一
  • 学会等名: 第23回福島脳血管障害治療研究会
• [学会発表] McLeod症候群での中枢運動伝導時間と運動野皮質内抑制/促通機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部暖, 村上丈伸, 松本英之, 時村瞭, 服部香寿美, 黒見祐美子, 吉田健二, 安田恵, 阿部十也, 中村雅之, 佐野輝, 宇川義一
  • 学会等名: 第59回日本神経学会学術大会
• [学会発表] 中枢運動神経伝導時間による筋萎縮性側索硬化症における上位運動ニューロン障害の検出 (2018)
  • 著者名/発表者名: 時村瞭, 村上丈伸, 宇川義一
  • 学会等名: 第59回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Spike-timing dependent bidirectional plasticity in the human spinal motoneurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami T.
  • 学会等名: The 31st International Congress of Clinical Neurophysiology
  • 国際学会
• [学会発表] Detection of upper motor neuron impairment in ALS with central motor conduction time. (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami T., Tokimura R., Nakatani-Enomoto S., Enomoto H., Ugawa Y.
  • 学会等名: The 31st International Congress of Clinical Neurophysiology
  • 国際学会
• [学会発表] Strength of peripheral nerve stimulation impacts on the magnitude of synaptic plasticity induced at spinal motoneurons. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A., Murakami T., Kadowaki S., Yoshida K., Ito E., Matsuda N., Chang F-Y., Hattori N., Miyai I., Ugawa Y.
  • 学会等名: The 31st International Congress of Clinical Neurophysiology
  • 国際学会
• [学会発表] 認知症診療の展望と福島医大脳疾患センターにおける取り組み (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸
  • 学会等名: 第26回福島内科フォーラム
  • 招待講演
• [学会発表] アルツハイマー病の生理学的バイオマーカー (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸
  • 学会等名: 第25回日本神経学会東北地方会生涯教育講演会
  • 招待講演
• [学会発表] TMSで何ができるか？ 臨床、研究そしてちょっと言語 (2018)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸
  • 学会等名: 第4回福島白質解剖セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Expert Meeting: Experience in Autoimmune Encephalitis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakami T.
  • 学会等名: Jakarta Neurology Exhibition Workshop and Symposium (JakNEWS) 2017
  • 発表場所: ジャカルタ インドネシア
  • 年月日: 2017-03-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Brain and Language: What we learned from TMS studies. (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakami T.
  • 学会等名: Jakarta Neurology Exhibition Workshop and Symposium (JakNEWS) 2017
  • 発表場所: ジャカルタ インドネシア
  • 年月日: 2017-03-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Experiments and modelling pinpoint the cortical activation site of TMS. (2017)
  • 著者名/発表者名: Laakso I., Murakami T., Hirata A., Ugawa Y.
  • 学会等名: 2nd International Brain Stimulation Conference
  • 発表場所: バルセロナ スペイン
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] Spike-timing dependent plasticity at spinal motoneurons. 2nd International Brain Stimulation Conference (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A., Murakami T., Kadowaki S., Yoshida K., Ito E., Matsuda N., Chang F.Y., Hattori N., Miyai I., Ugawa Y.
  • 学会等名: 2nd International Brain Stimulation Conference
  • 発表場所: バルセロナ スペイン
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] Paired associative quadripulse stimulation (PA-QPS) - a new protocol combining homo- and hetero-synaptic plasticity-. (2017)
  • 著者名/発表者名: Wiratman W., Murakami T., Kobayashi S., Enomoto H., Ugawa Y.
  • 学会等名: 2nd International Brain Stimulation Conference
  • 発表場所: バルセロナ スペイン
  • 年月日: 2017-03-06
  • 国際学会
• [学会発表] Reduced LTP-like synaptic plasticity in patients with mild cognitive decline (2017)
  • 著者名/発表者名: Takenobu Murakami, Yoshikazu Ugawa
  • 学会等名: The 2nd International Taiwanese Congress of Neurology
  • 国際学会
• [学会発表] Hypersalivation is a specific clinical feature to anti-NMDA receptor encephalitis (2017)
  • 著者名/発表者名: Takenobu Murakami, Kenji Yoshida, Megumi Yasuda, Yoshihiro Sugiura, Yoshikazu Ugawa
  • 学会等名: 23rd World Congress of Neurology
  • 国際学会
• [学会発表] TMS, a useful biomarker for detecting functional decline in the early staged dementia (2017)
  • 著者名/発表者名: Takenobu Murakami, Yoshikazu Ugawa
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Bidirectional paired-associative synaptic plasticity at spinal motoneurons (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Yamashita, Takenobu Murakami, Suguru Kadowaki, Kenji Yoshida, Eiichi Ito, Nozomu Matsuda, Fang-Yu Chang, Noriaki Hattori, Ichiro Miyai, Yoshiakzu Ugawa
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Paired-associative quadripulse stimulation (PA-QPS): Modulations of QPS effects by electrical stimulation of peripheral nerve (2017)
  • 著者名/発表者名: Winnugroho Wiratman, Takenobu Murakami, Shunsuke Kobayashi, Hiroyuki Enomoto, Yoshikazu Ugawa
  • 学会等名: Neuroscience 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 経頭蓋磁気刺激法の言語脳科学への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸
  • 学会等名: 第47回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Contribution of the motor system to McGurk effect -event-related fMRI and TMS studies-. (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami T., Fujiwara J., Sakamoto Y., Okamoto M., Mizuochi T., Iwabuchi T., Makuuchi M., Abe M., Kubo H., Matsuda N., Kobayashi S., Ito H., Takenoshita S., Ugawa Y.
  • 学会等名: Neuroscience2016
  • 発表場所: サンディエゴ アメリカ
  • 年月日: 2016-11-12
  • 国際学会
• [学会発表] 新しいQPS (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上丈伸
  • 学会等名: 第46回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 発表場所: 郡山市 福島県
  • 年月日: 2016-10-27
  • 招待講演
• [学会発表] Contribution of the motor system to the multisensory integration (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami T.
  • 学会等名: 第31回日本生体磁気学会大会
  • 発表場所: 金沢市 石川県
  • 年月日: 2016-06-09