| 研究課題/領域番号 |
19H04442
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分90110:生体医工学関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
辻 敏夫 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (90179995)
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| 研究分担者 |
岡田 芳幸 広島大学, 病院(歯), 教授 (70566661)
岩瀬 敏 愛知医科大学, 公私立大学の部局等, 客員教授 (90184879)
吉野 敦雄 広島大学, 保健管理センター, 准教授 (90633727)
曽 智 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (80724351)
古居 彬 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30868237)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 客観的疼痛評価 / fMRI / 末梢交感神経電気活動 / 確率モデル / 機械学習 / 血管粘弾性 / 生体電気信号 / 痛覚 / 筋交感神経活動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では末梢交感神経電気活動の非侵襲推定問題に挑戦し，疼痛を客観的に定量評価する新技術の確立を目指す．そのため，(1)非侵襲的に計測可能な血管剛性から交感神経電気活動を復元する新たな理論を確立し，(2)fMRIを用いた脳活動により主観疼痛－脳活動―末梢交感神経活動の関係性を実験的に解明するとともに，(3)計測が容易な末梢交感神経電気活動のみから疼痛に関連する脳活動と人間の主観を機械学習的に推定し，疼痛の強度と質を可視化する新技術の開発を目指す．本研究が成功すれば，糖尿病性末梢神経障害など自律神経が関与したあらゆる神経疾患を非侵襲的に検査する道を拓くことが可能となる．
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| 研究成果の概要 |
本研究課題では，末梢交感神経電気活動の非侵襲推定問題に挑戦し，疼痛を客観的に定量評価する新技術の確立を目指した．まず，研究代表者のコア技術である生体信号分散分布モデルを用い，非侵襲計測可能な末梢血管剛性の低周波成分βから交感神経電気活動を復元する数理モデルを新たに開発した．次に，fMRI環境下で疼痛刺激実験を行い，提案βと脳活動，主観評価の間に低から中程度の相関があることを発見した．さらに，第一次体性感覚野の脳活動はβと共変していることを示した．これらの結果は，提案βが疼痛刺激強度を反映する可能性を示しており，本研究課題によって主観疼痛，脳活動，末梢交感神経活動の関係が初めて明らかになった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究課題では，血管剛性計測法と生体信号分散分布確率モデルという研究代表者独自のコア技術を用いて，被験者に針電極を刺入することなく交感神経活動を非侵襲的に計測する方法を世界に先駆けて開発した．この研究成果の社会的意義は，糖尿病性末梢神経障害など自律神経が関与したあらゆる疾患を非侵襲的に検査する道が拓かれる可能性を示したことにある．また，本研究成果を疼痛だけでなく他の多くの感覚に応用することができれば，脳活動と末梢交感神経活動で主観感覚を定量的かつ客観的に評価するという『脳神経感性工学』とでも呼ぶべき新たな学術分野を創造できる可能性があり，この点に本研究成果の学術的意義がある．
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