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Personalizing Brain Stimulation Dosage by New Neurostimulation Computational Model

研究課題

研究課題/領域番号 19K20668
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分90110:生体医工学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

ゴメスタメス ホセデビツト  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60772902)

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 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードBrain Stimulation / Neuron / Biophysical Model / Electromagnetics / Brain stimulation / TMS / Multiscale modeling / Electric field / Nerve Modelling / Electroceuticals / Multiscale Modelling / Electrophysiology
研究開始時の研究の概要

Brain stimulation is a therapeutic modality that delivers a dosage in the form of an electric current to target brain circuits with higher therapeutic potential than pharmacological approach. However, it is still unclear how the delivered dosage helps medical conditions. A multiscale electrophysiological model will be developed to describe how the dosage interacts with the complex circuitry of the human cortex, with the aim of determining optimal parameters for individualized dosage.

研究成果の概要

医療用の刺激装置では、脳に電流が誘導される。本研究では、磁気刺激時の誘導電流と脳神経細胞との相互作用を推定している。そのため、電気生理学的特性頭部モデルの誘導電界の計算、物理的神経モデルの活性化を組み合わせた新しい計算モデルを開発できた。そして、このモデルにより、計測された運動反応を生み出すための刺激パラメータと脳内刺激領域を予測することに成功した。この結果から、異なる運動脳領域に対する刺激パラメータの最適化、選択性プロトコルの改善、国際安全ガイドラインのための安全限界の推定が可能となった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

This research answered where and how much stimulation occurs at the cellular level during brain stimulation. This finding will directly apply to medical treatments through individualized stimulation protocols that will accelerate the development of brain stimulation protocols.

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Ghent University(ベルギー)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Allto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Multiscale Computational Model Reveals Nerve Response in a Mouse Model for Temporal Interference Brain Stimulation2021

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Asai Akihiro、Hirata Akimasa
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnins.2021.684465

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] TMS activation site estimation using multiscale realistic head models2020

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames, J., Laakso, I., Murakami, T., Ugawa, Y., & Hirata, A
    • 雑誌名

      Journal of neural engineering

      巻: 17 号: 3 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1088/1741-2552/ab8ccf

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Review on biophysical modelling and simulation studies for transcranial magnetic stimulation2020

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames, Jose, Ilkka Laakso, and Akimasa Hirata.
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 65 号: 24 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1088/1361-6560/aba40d

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Group-level analysis of induced electric field in deep brain regions by different TMS coils2020

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Hamasaka Atsushi、Hirata Akimasa、Laakso Ilkka、Lu Mai、Ueno Shoogo
    • 雑誌名

      Physics in Medicine & Biology

      巻: 65 号: 2 ページ: 025007-025007

    • DOI

      10.1088/1361-6560/ab5e4a

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Brain Cortical Stimulation Thresholds to Different Magnetic Field Sources Exposures at Intermediate Frequencies2019

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Tarnaud Thomas、Miwa Keishi、Hirata Akimasa、Van de Steene Tom、Martens Luc、Tanghe Emmeric、Joseph Wout
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility

      巻: 61 号: 6 ページ: 1944-1952

    • DOI

      10.1109/temc.2019.2943138

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Brain Function Mapping by TMS Combining Computational Dosimetry and Experiments2022

    • 著者名/発表者名
      Hikita K.、Gomez-Tames J.、Hirata Akimasa.
    • 学会等名
      BioEM 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of cortical electrostimulation thresholds in human for uniform magnetic field exposure at intermediate frequencies2022

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames J.、Tarnaud T.、Hirata A.、Joseph W.、Tanghe E.
    • 学会等名
      BioEM 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁気刺激による高精度脳機能マッピングのためのコイル配置条件の検討2022

    • 著者名/発表者名
      Hikita K.、Gomez-Tames J.、Hirata A
    • 学会等名
      磁気刺激による高精度脳機能マッピングの検討
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Computational analysis of TMS coil orientation targeting lower limb2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi K.、Gomez-Tames J.、Wasaka A.、Hirata A
    • 学会等名
      BioEM 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical evaluation of electrostimulation effects2021

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames J.、Hirata A
    • 学会等名
      URSI GASS 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optimal stimulation of primary motor cortex in the lower limb by TMS2020

    • 著者名/発表者名
      林 和弥
    • 学会等名
      EMT Technical meeting on electromagnetic theory
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Significant group-level hotspots found in deep brain regions during transcranial direct current stimulation: A computational analysis of electric fields2020

    • 著者名/発表者名
      Jose Gomez-Tames
    • 学会等名
      NYC Neuromodulation Online 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Multiscale Computation of Neural Stimulation by Temporal Interference2020

    • 著者名/発表者名
      Jose Gomez-Tames, Akihiro Asai, Akimasa Hirata
    • 学会等名
      BioEM2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Setting Reference Level in Human Safety Guidelines via Cortical Nerve Activation Intercomparison at IF2019

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、Rashed Essam、 Tarnaud Thomas、Hirata Akimasa、Van de Steene Tom、Martens Luc、Tanghe Emmeric、Joseph Wout
    • 学会等名
      EMC Sapporo
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Which deep brain regions are most activated in a group of subjects by non-invasive stimulation technique2019

    • 著者名/発表者名
      Gomez-Tames Jose、 Asai Akihiro、 Hamasaka, Atsushi Hamasaka、 Laakso Ilkka、Lu Mai、Ueno Shoogo、Hirata Akimasa
    • 学会等名
      BIOEM2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] Laboratory Website

    • URL

      https://cem.web.nitech.ac.jp/hilab/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Personal Website

    • URL

      https://dagothames.wixsite.com/mysite

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] Nagoya Institute of Technology, laboratory page

    • URL

      http://cem.web.nitech.ac.jp/hilab/

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] Nagoya Institute of Technology, database

    • URL

      http://kenkyuweb2.ict.nitech.ac.jp/html/100000847_ja.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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