経頭蓋直流電流刺激の通電形式と脳内炎症・ミトコンドリア活性に対する作用

• 研究課題/領域番号: 19K19792
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分59010:リハビリテーション科学関連
• 研究機関: 浜松医科大学
• 研究代表者: 武内 智康 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 特任助教 (20754188)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: tDCS / PET / ミトコンドリア活性 / MRI / 経頭蓋直流電気刺激 / 脳内炎症 / 脳ミトコンドリア活性 / 脳内電界シミュレーション

研究開始時の研究の概要

本研究では、まず健常人におけるtDCSの効果を証明するために、PETを用いてtDCSの脳内炎症とミトコンドリア活性に対する効果を明らかにする。MRI画像を用いた脳内電界シミュレーションや認知機能検査も行い、これらの検査との相関を検討する。

研究成果の概要

経頭蓋直流電気刺激(tDCS)が認知機能を促進することが報告されているが、その神経科学的な基盤は十分に検討されていない。PETを用いて、tDCSのミトコンドリア活性変化に対する効果を検討した。
ミトコンドリア電子伝達系酵素複合体Iを標識する[18F]BCPP-EFについて結合能画像を作成し、tDCSとミトコンドリア活性との関係を検討した。認知機能検査も行った。
tDCSにより、左島皮質や外側眼窩前頭皮質においてミトコンドリア活性が上昇した。tDCSにより、Operation Span Taskの単語正答、Reaction Timeの正確性が改善した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、経頭蓋直流電気刺激(tDCS)が神経伝達物質のみでなく、ミトコンドリア活性という脳内環境にも作用していることを確認できた。脳内におけるミトコンドリア活性の異常や機能障害は、発達障害やパーキンソン病など精神神経疾患で報告されている。tDCSはその簡便性から、今後多くの疾患への治療応用が検討されている。本研究は、tDCSを精神神経疾患への治療応用を検討していく神経科学的な基盤になると考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] Mitochondrial complex I abnormalities is associated with tau and clinical symptoms in mild Alzheimer's disease (2022)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiro Terada, Joseph Therriault, Min Su Peter Kang, Melissa Savard, Tharick Ali Pascoal, Firoza Lussier, Cecile Tissot, Yi-Ting Wang, Andrea Benedet, Takashi Matsudaira, Tomoyasu Bunai, Tomokazu Obi, Hideo Tsukada, Yasuomi Ouchi, Pedro Rosa-Neto
  • 雑誌名: Mol Neurodegener 巻: 16 号: 1 ページ: 28-28
  • DOI: 10.1186/s13024-021-00448-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] tDCS-induced modulation of GABA concentration and dopamine release in the human brain: A combination study of magnetic resonance spectroscopy and positron emission tomography (2021)
  • 著者名/発表者名: Bunai Tomoyasu、Hirosawa Tetsu、Kikuchi Mitsuru、Fukai Mina、Yokokura Masamichi、Ito Shigeru、Takata Yohei、Terada Tatsuhiro、Ouchi Yasuomi
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 14 号: 1 ページ: 154-160
  • DOI: 10.1016/j.brs.2020.12.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biopathological Significance of Early-Phase Amyloid Imaging in the Spectrum of Alzheimer’s Disease (2019)
  • 著者名/発表者名: Bunai Tomoyasu、Kakimoto Akihiro、Yoshikawa Etsuji、Terada Tatsuhiro、Ouchi Yasuomi
  • 雑誌名: Journal of Alzheimer's Disease 巻: 69 号: 2 ページ: 529-538
  • DOI: 10.3233/jad-181188
  • 査読あり