ヒト脳における電気生理的コネクトームの構築と神経疾患へのグラフ理論的アプローチ

• 研究課題/領域番号: 20K16575
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分52020:神経内科学関連
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 十河 正弥 神戸大学, 医学部附属病院, 助教 (90704784)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: コネクトーム / グラフ理論 / 高次脳機能 / 皮質皮質間誘発電位 / てんかん / ネットワーク / 誘発電位

研究開始時の研究の概要

皮質・皮質間誘発電位（CCEP）は、難治てんかん焦点切除術のため頭蓋内電極を留置した症例において、皮質間結合を有向性に評価する電気的線維追跡法と位置づけられる。臨床的必要性に応じて施行されたCCEPデータから、電気生理的コネクトームを作成し、皮質の有する高次脳機能や、てんかん発作関連部位におけるネットワーク構造の特徴を明らかにする。本研究により、ヒト脳における神経ネットワーク内での各皮質のグラフ理論的構造特徴を解明し、さらに皮質機能や皮質切除後の機能障害、発作抑制等の臨床情報と合わせて検討することで、より確実にてんかん発作の伝播を阻害し、高次機能を保つことを可能にする臨床的指標の確立を目指す。

研究成果の概要

頭蓋内電極を使用して、皮質間結合を有向性に評価する電気的線維追跡法であるcortico-cortical evoked potential (CCEP)により電気生理的コネ クトームを作成し、皮質の有する高次脳機能や、てんかん発作関連部位におけるネットワーク構造の特徴を明らかにすることを目標とした。成果 としては高次の機能野と一次の運動感覚野のoutbound/inboundの特徴の違いを示し、また発作焦点では遅い潜時の誘発電位の振幅が変容している可能性を示した。発作焦点においては側頭葉では誘発電位の振幅が大きくなることを示した 。 論文としては内側頭頂葉における電気的結合性の差異を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

脳機能、脳疾患において脳内のネットワーク構造は非常に重要であるが、臨床現場で脳のネットワーク構造の情報が治療に活用されることは少ない。本研究では難治てんかん患者で術前精査目的に頭蓋内電極を留置した症例において皮質皮質間誘発電位を用いて電気生理学的ネットワークを作成し、脳内ネットワークの構造と正常脳機能、てんかんの関連を解析した。結果、高次機能野ではネットワーク内の入出力数が低次の領域では異なること、また発作焦点では入出力強度が変容しやすいことを示した。本研究は脳のネットワークとしての理解を進め、ネットワークの観点からの発作焦点や高次機能野の同定、外科的手術における機能部位の温存に有用と考える。

研究成果

• [雑誌論文] Cingulate seizure as a clinical manifestation of anti-MOG antibody-positive cerebral cortical encephalitis of two cases (2023)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Tanaka, Masaya Togo, Kiminobu Okayama, Norio Chihara, Takehiro Ueda, Kenji Sekiguchi, Riki Matsumoto
  • 雑誌名: Rinsho Shinkeigaku 巻: -
• [雑誌論文] Bilateral fusiform gyrus contusions after head injury on the left parietal region (2022)
  • 著者名/発表者名: Koda Kazuma、Makino Ai、Yoshikawa Masaaki、Nishioka Hitomi、Okayama Kiminobu、Togo Masaya、Chihara Norio、Ueda Takehiro、Sekiguchi Kenji、Matsumoto Riki
  • 雑誌名: Neurology and Clinical Neuroscience 巻: － 号: 4 ページ: 229-230
  • DOI: 10.1111/ncn3.12600
  • 査読あり
• [雑誌論文] Persistent Hiccups Induced by Supratentorial Infarcts and Successful Treatment With a Combination of Perampanel and Baclofen: A Case Report (2022)
  • 著者名/発表者名: Morita Kohei、Nuki Yoshitsugu、Hashizume Hiroya、Togo Masaya
  • 雑誌名: Clinical Neuropharmacology 巻: 45 号: 5 ページ: 135-138
  • DOI: 10.1097/wnf.0000000000000514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct connectivity patterns in human medial parietal cortices: evidence from standardized connectivity map using cortico-cortical evoked potential (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Kiyohide Usami, Katsuya Kobayashi, Hirofumi Takeyama, Takuro Nakae, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 雑誌名: Neuroimage 巻: Online ahead of print. ページ: 119639-119639
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2022.119639
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electroencephalographic findings in Bickerstaff's brainstem encephalitis: A possible reflection of the dysfunction of the ascending reticular activating system. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura H, Togo M, Ishii J, Ishiyama H, Tamura R, Kimura M, et al.
  • 雑誌名: Clinical Neurophysiology Practice. 巻: 6 ページ: 29-35
  • DOI: 10.1016/j.cnp.2020.11.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 橋病変が脱力発作と半側顔面けいれん発作に関与したと診断した難治てんかん発作の1例 (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 井内 盛遠, 松本 理器, 澤本 伸克, 池田 昭夫, 髙橋 良輔
  • 雑誌名: 臨床神経学 巻: 60 号: 5 ページ: 362-366
  • DOI: 10.5692/clinicalneurol.cn-001368
  • NAID: 130007847269
  • ISSN: 0009-918X, 1882-0654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Engagement of cortico-cortical and cortico-subcortical networks in a patient with epileptic spasms: An integrated neurophysiological study (2020)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Inoue, Katsuya Kobayashi, Riki Matsumoto, Morito Inouchi, Masaya Togo, Jumpei Togawa, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Masao Matsuhashi, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Hisashi Kawawaki, Nobukatsu Sawamoto, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol 巻: 131 号: 9 ページ: 2255-2264
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2020.04.167
  • 査読あり
• [学会発表] Distinct connectivity patterns in human medial parietal cortices: evidence from standardized connectivity map using cortico-cortical evoked potential. (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Kiyohide Usami, Katsuya Kobayashi, Hirofumi Takeyama, Takuro Nakae, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 学会等名: American Epilepsy Society
  • 国際学会
• [学会発表] Excitatory/inhibitory balance to and from the seizure onset zone varies among different lobes in epilepsy (2022)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Katsuya Kobayashi, Takuro Nakae, Naoya Mimura, Mayumi Otani, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 学会等名: 第63回日本神経学会
• [学会発表] 皮質皮質間誘発電位(CCEP)のN2電位は安静時fMRI機能的結合性と相関する：Human Connectome Project（HCP）データベースとの比較研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥, 林拓也, 麻生俊彦, 小林勝哉, 宇佐美清英, 下竹昭寛, 松橋眞生, 菊池隆幸, 吉田和道, 國枝武治, 宮本享, 髙橋良輔, 松本理器, 池田昭夫
  • 学会等名: 第52回日本臨床神経生理学会
• [学会発表] 大学病院での長時間ビデオ脳波モニタリング検査立ち上げの経験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥, 岡山公宣, 的場健人, 森本耕平, 武田早紀, 植松 美和, 中西のりこ, 堺 亜香, 中谷 真子, 廣田 大, 千原 典夫, 藤本陽介, 篠山隆司, 松本理器
  • 学会等名: 第18回てんかん学会近畿地方会
• [学会発表] 脳神経内科医からみた ICU脳波の面白さ、可能性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥
  • 学会等名: 第52回日本臨床神経生理学会
  • 招待講演
• [学会発表] 右前頭葉焦点切除術後に歩行開始で誘発される強直発作が出現した難治性焦点てんかんの一例 (2022)
  • 著者名/発表者名: 芦崎太一朗, 十河正弥, 宇田有希, 木村正夢嶺, 的場健人, 古東秀介, 千原典夫, 関口兼司, 松本理器
  • 学会等名: 第124回日本神経学会近畿地方会
• [学会発表] もやもや病血行再建術後の過灌流神経症状と低周波脳波変化との関連 (2022)
  • 著者名/発表者名: 林梢, 宇佐美清英, 十河正弥, 山尾幸広, 下竹昭寛, 舟木健史, 人見健文, 菊池隆幸, 松橋眞生, 吉田和道, 宮本享, 髙橋良輔, 池田昭夫
  • 学会等名: 第52回日本臨床神経生理学会
• [学会発表] 非痙攣性てんかん重積状態でのelectrographic seizure は 予後良好因子となりうる (2022)
  • 著者名/発表者名: 甲田 一馬, 十河 正弥, 岡山 公, 千原 典夫, 上田 健博, 関口 兼司, 影山 恭史, 松本 理器
  • 学会等名: 第55回日本てんかん学会
• [学会発表] Electrographic seizures can be associated with relatively better outcomes than other EEG findings in NCSE (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuma Koda, Masaya Togo, Kiminobu Okayama, Norio Chihara, Kenji Sekiguchi, Takehiro Ueda, Riki Matsumoto
  • 学会等名: 第63回日本神経学会
• [学会発表] Modification of effective connectivity strength in interareal cortical networks from the seizure onset zone: a cortico-cortical evoked potential study (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Takuro Nakae, Katsuya Kobayashi, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 学会等名: 第13回アジアオセアニアてんかん学会
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of intercortical networks created with late cortico-cortical evoked potential (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器, 中江 卓郎, 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 菊池 隆幸, 松橋 眞生, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Connectivity strength modification in interareal cortical networks from the seizure onset zone: a cortico-coritical evoked potential study (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器, 中江 卓郎, 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 菊池 隆幸, 松橋 眞生, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫
  • 学会等名: 第54回日本てんかん学会
• [学会発表] Two cases with acute symptomatic seizures arising from cingulate cortex due to anti-myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) antibody-positive cerebral cortical encephalitis (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Tanaka, Masaya Togo, Norio Chihara, Takehiro Ueda, Kenji Sekiguchi, Riki Matsumoto
  • 学会等名: 第13回アジアオセアニアてんかん学会
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of spatial distributions of epileptic discharges in temporal lobe epilepsy with amygdala enlargement (TLE-AE) (2021)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Akazawa, Masaya Togo, Kohei Morimoto, Kento Matoba, Kiminobu Okayama, Norio Chihara, Takehiro Ueda, Kenji Sekiguchi, Riki Matsumoto
  • 学会等名: 第13回アジアオセアニアてんかん学会
  • 国際学会
• [学会発表] 代謝性・中毒性脳症の脳波： 判読の現状と展望 (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器
  • 学会等名: 第35回日本神経救急学会学術集会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 側頭葉底面言語野の機能解剖：皮質電気刺激マッピング結果の統計学的検討. (2021)
  • 著者名/発表者名: 的場 健人, 松本 理器, 下竹 昭寛, 中江 卓郎, 今村 久司, 十河 正弥ら
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会
• [学会発表] Characteristics of intercortical networks created with late cortico-cortical evoked potential (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Takuro Nakae, Katsuya Kobayashi, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 学会等名: 第62回日本神経学会学術大会.
• [学会発表] Modification of effective connectivity strength in interareal cortical networks from the seizure onset zone: a cortico-cortical evoked potential study (2021)
  • 著者名/発表者名: Masaya Togo, Riki Matsumoto, Takuro Nakae, Katsuya Kobayashi, Kiyohide Usami, Akihiro Shimotake, Takayuki Kikuchi, Kazumichi Yoshida, Masao Matsuhashi, Takeharu Kunieda, Susumu Miyamoto, Ryosuke Takahashi, Akio Ikeda
  • 学会等名: The 13th Asian&Oceanian Epilepsy Congress
• [学会発表] 代謝性・中毒性脳症の脳波：判読の現状と展望 (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器
  • 学会等名: 第35回日本神経救急学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] ヒト一次運動感覚野と高次運動/言語皮質における皮質間ネットワークの特徴の差異：皮質皮質間誘発電位を用いた検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器, 迎 伸孝, 武山 博文, 中江 卓郎, 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫.
  • 学会等名: 第44回日本神経科学大会.
• [学会発表] Characteristics of the intercortical epileptic network: a cortico-cortical evoked potential study. (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器, 迎 伸孝 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 中江 卓郎, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 松橋 眞生, 國枝 武治, 宮本 享, 髙橋 良輔, 池田 昭夫.
  • 学会等名: 第61回日本神経学会学術大会.
• [学会発表] 難治部分てんかん患者における皮質間ネットワークの特徴と臨床所見との関連：皮質皮質間誘発電位を用いた検討. (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器, 武山 博文, 小林 勝哉, 宇佐美 清英, 下竹 昭寛, 松橋 眞生, 菊池 隆幸, 吉田 和道, 國枝 武治, 宮本 享, 高橋 良輔, 池田 昭夫.
  • 学会等名: 第50回日本臨床神経生理学会学術大会.
• [学会発表] Bickerstaff型脳幹脳炎における上行性網様体賦活系の障害に伴う脳波変化. (2020)
  • 著者名/発表者名: 吉村 元, 十河 正弥, 石井 淳子, 比谷 里美, 乾 涼磨, 中澤 晋作, 木村 正夢嶺, 黒田 健仁, 角替 麻里絵, 石山 浩之, 前川 嵩太, 村上 泰隆, 藤原 悟, 尾原 信行, 川本 未知, 幸原 伸夫.
  • 学会等名: 第50回日本臨床神経生理学会学術大会.
• [図書] 1ページでわかる内科疾患の診療ノート (2022)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥、松本理器
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 神経疾患の治療の進歩（2021） (2022)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥、松本理器
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 日本神経治療学会
• [図書] 神経疾患治療の進歩（機能性疾患の治療の進歩） (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥, 松本理器
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 日本神経治療学会
• [図書] 〈講座 精神疾患の臨床〉第６巻『てんかん 睡眠・覚醒障害』 (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥, 松本理器
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 中山書店
• [図書] 1ページでわかる内科疾患の診療ノート (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河正弥, 松本理器
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 南江堂
• [図書] Clinical Neuroscience (2021)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器.
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 中外医学社
• [図書] てんかん、早わかり！ 診療アルゴリズムと病態別アトラス (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器.
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 南江堂
• [図書] 脳神経外科 (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 松本 理器.
  • 総ページ数: 7
  • 出版者: 医学書院
• [図書] BRAIN and NERVE. (2020)
  • 著者名/発表者名: 十河 正弥, 森本 耕平, 松本 理器.
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: 医学書院