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疼痛の中枢性感作における生体内情報の処理過程に対する動的因果モデルの検証

研究課題

研究課題/領域番号 22K10130
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57060:外科系歯学関連
研究機関北海道医療大学

研究代表者

照光 真  北海道医療大学, 歯学部, 教授 (60401767)

研究分担者 高野 正行  東京歯科大学, 歯学部, 教授 (50197117)
高堂 裕平  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子医科学研究所 脳機能イメージング研究部, 主幹研究員 (60593564)
福田 謙一  東京歯科大学, 歯学部, 教授 (80228907)
梅田 聡  慶應義塾大学, 文学部(三田), 教授 (90317272)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023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)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード口腔顔面痛 / 慢性疼痛 / 中枢性感作 / 内受容感覚 / fMRI / MR Spectroscopy / MEGA / GABA / fMRI / MR spectroscopy / 動的因果解析 / 機能的MRI / MRスペクトロスコピー / Dynamic Causal Modeling
研究開始時の研究の概要

口や顔の痛みが慢性化して難治性となる場合がある。その要因の一つとして、脳を含めた中枢神経が痛みを過剰に増幅してしまう中枢性感作があげられる。脳の興奮性と抑制性の神経の活動性や、自分の生体内の感覚を受容する内受容感覚の働きが関係するとされる。本研究では、内受容感覚と痛みの不快な感覚を司る脳領域の間でどのように脳機能が結合しているか、そして興奮・抑制性神経の活動がそこにどのように関与しているのかを実際に患者さんの脳においてMRIで計測する。

研究実績の概要

本研究は、口腔顔面領域の慢性疼痛における脳機能を検索するものである。特に、末梢には疼痛の原因となる病変は治癒もしくは検出ができないレベルであるにもかかわらず、慢性疼痛が持続している場合に対して、脳における痛みの情報処理機構を明らかにしようと試みている。中枢神経系での痛みの異常な増幅は、中枢性感作と呼ばれ多くの機構が関与している。本研究では、生体内の情報処理、すなわち内受容感覚の亢進もしくは低下が疼痛の中枢性感作に関与していると仮説を立てた。この検証のため、患者群と正常被験者に対して、中枢性感作の正確性を計測する行動科学実験、機能的MRIで内受容感覚と痛みの想起(tactile
imagery)課題での脳機能解析により賦活領域の間での機能的結合の動的な因果性を検索、そして脳のネットワーク強化と抑制に関する神経代謝産物(GABA、グルタミンとグルタミン酸)をMRスペクトロスコピーで定量的に計測する。
2023年度では、生体内でGABAを定量的に解析するためのMRスペクトロスコピーの測定方法の一つMEGA-PRESSを共同研究施設のMRI装置に導入し、良好なデータ取得ができる状態とした。口腔顔面の慢性疼痛を有する患者群とボランティアによる健常被験者群のデータ取得を開始した。研究の柱には3つの実験系が含まれる。行動科学実験は、自己心拍計測と時間推定の2課題により内受容感覚の正確性を検査する。機能的MRIは、自己心拍計測と口腔顔面の痛みを想起するtactile imageryを音声指示で課題遂行する。MRスペクトロスコピーは、疼痛の情動に関する情報処理かつ内受容感覚に関する2か所の脳部位で抑制性と興奮性の神経代謝産物を計測している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

自己の生体内情報処理機構である内受容感覚に関する行動科学実験、内受容感覚と疼痛に関する課題を遂行して脳賦活を計測するfunctional MRI, MRスペクトロスコピーを用いた前帯状回と島皮質における神経代謝産物の計測、いずれも実験プロトコールは確立して、順調にデータ取得を重ねている段階である。

今後の研究の推進方策

データ取得が終了した後のデータ解析方法へと中心が移る。これまでのデータを基にした検出力検定によって、今後おおむね必要とするデータ数は想定された。データ解析については、内受容感覚の正確性についての行動科学実験は慶應義塾大学心理学研究室と共同して、MRスペクトロスコピー結果はCornell大および量子科学技術研究開発機構の共同研究者らと共同して解析を進める。fMRIデータは、患者と健常者の賦活における群間比較に加えて、内受容感覚正確性数値や疼痛の中枢性感作スコア、神経代謝産物の値を共変数として関連する脳領域の抽出、さらに脳領域間の動的因果解析を進めてゆく方針である。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Weill Cornell Medicine/Department of Radiology/MRI Research Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Model free cluster analysis for multi-b-value diffusion-weighted imaging of the inferior alveolar nerve2023

    • 著者名/発表者名
      Akiko Otsuka, Makoto Terumitsu, Hitoshi Matsuzawa, Masaki Watanabe, Kenji Seo
    • 雑誌名

      Journal of Oral and Maxillofacial Radiology

      巻: 1 号: 1 ページ: 16-25

    • DOI

      10.4103/jomr.jomr_2_23

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 神経障害を伴う下歯槽/舌神経の 画像解析でみえること2023

    • 著者名/発表者名
      照光 真
    • 学会等名
      第28回 一般社団法人日本口腔顔面痛学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 舌神経はなぜ傷つくか? ―その走行の動的な仮説-2023

    • 著者名/発表者名
      照光 真
    • 学会等名
      神経障害性疼痛関連歯科学会合同シンポジウム2024
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 神経栄養因子の修飾作用によるアスト ロサイトの Ca2+応答の増強機構2022

    • 著者名/発表者名
      郷 賢治,照光 真
    • 学会等名
      第50回 日本歯科麻酔学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] multi-b value 拡散強調画像にクラス タ分析を使用した三叉神経損傷の非侵襲的評価2022

    • 著者名/発表者名
      加藤 栄助、照光 真、福田 謙一
    • 学会等名
      第50回 日本歯科麻酔学会総会・学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] カラーグラフィックス 下歯槽神経・舌神経麻痺 第3版2023

    • 著者名/発表者名
      監修:野間弘康・佐々木研一・柴原孝彦、分担:照光 真
    • 総ページ数
      432
    • 出版者
      医歯薬出版
    • ISBN
      9784263456705
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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