脳卒中超回復者の脳再構成を静的・動的磁場で誘発される脳波変調で解明する

• 研究領域: 身体－脳の機能不全を克服する潜在的適応力のシステム論的理解
• 研究課題/領域番号: 22H04788
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 複合領域
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 美馬 達哉 立命館大学, 先端総合学術研究科, 教授 (20324618)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: リハビリテーション / 脳可塑性 / 非侵襲的脳刺激法 / 神経可塑性

研究開始時の研究の概要

「奇跡的治癒」が時に生じるのが臨床の場である。脳卒中による重篤な錐体路損傷で完全麻痺だった人々の中には、医師の予想外に回復して、入院治療とリハビリテーション（リハ）後に歩いて退院し、社会生活を送るまでになることがある。こうしたケースが「奇跡」と称されるのは、回復の神経基盤である生体構造の再構成のメカニズムの多様性が科学的に未知だからだ。
本研究計画では、脳卒中からの「奇跡的治癒」エピソードとして扱われてきた現象を、超適応－脳の潜在的適応力の再構成－の劇的な表現として捉え、そうした「超回復者」を対象として、神経ネットワークの冗長性に着目した臨床的な研究を行い、「奇跡」を科学的に解明する。

研究実績の概要

本研究項目では、脳卒中からの「奇跡的治癒」エピソードとして扱われてきた現象を、超適応－脳の潜在的適応力の再構成－の劇的な表現として捉える。そして、その観点から、一部の例外的な脳卒中回復者（「超回復者」）を対象として、神経ネットワークの冗長性に着目した臨床的な研究を行う。この結果として、いわゆる「奇跡」を科学的に解明することを目指した。本研究では、ヒトでの機能的神経ネットワークを非侵襲的かつ定量的に計測する手法として経頭蓋的磁気刺激法（TMS）を与えて、動的な電磁場パルスの印加に対するEEGをリアルタイムで計測するTMS-EEG法に加え、経頭蓋的静磁場刺激（tSMS）によって持続的電磁場の印加に対するEEG律動反応の変化をリアルタイムで計測するtSMS-EEG法を用いるものである。
2023年度は、以下のような成果を得た。経頭蓋的静磁場刺激（tSMS）の生理機構を動物モデルで解明し、論文として発表した。脳卒中のリハビリテーションに関する臨床研究とパーキンソン病に関する臨床研究の成果を論文として発表した。超適応の個人差を解明する手法としての「N-of-1研究」についての成果を発表した。TMS-EEG法について、健常者を対象とした研究を行い、論文として投稿中である。公募班B05-09（櫻田武）を、ニューロフィードバック手法を、感覚障害のリハビリテーションに用いる新規手法の開発という医学・工学の領域横断的な共同研究を開始し、有望な結果を得ている。公募班A05-12（大須理英子）と共同して、tSMSとNIRSの同時計測研究を開始し、投稿準備中である。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Static magnetic field stimulation enhances shunting inhibition via a SLC26 family Cl－ channel, inducing intrinsic plasticity (2024)
  • 著者名/発表者名: Adya Saran Sinha, Sumiya Shibata, Yasuyuki Takamatsu, Tenpei Akita, Atsuo Fukuda, Tatsuya Mima
  • 雑誌名: The Journal of Neuroscience 巻: 44(9) ページ: e1324222024-e1324222024
  • DOI: 10.1523/jneurosci.1324-22.2024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Swallow-related Brain Activity in Post-total Laryngectomy Patients: A Case Series Study (2023)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Akari、Koganemaru Satoko、Takahashi Toshimitsu、Takemura Yuu、Irisawa Hiroshi、Goto Kazutaka、Matsuhashi Masao、Mima Tatsuya、Mizushima Takashi、Kansaku Kenji
  • 雑誌名: Progress in Rehabilitation Medicine 巻: 8 号: 0 ページ: n/a
  • DOI: 10.2490/prm.20230026
  • ISSN: 2432-1354
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] N-of-1 Trial of Electrical Sensory Stimulation Therapy on the Tibial Innervated Area during Gait in a Case of Post-stroke Sensory Disturbance (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamaoka Tatsuya、Takagi Yuta、Shimomura Ryota、Murata Yuki、Shimotake Katsumi、Itoh Akihiro、Mima Tatsuya、Koganemaru Satoko
  • 雑誌名: Progress in Rehabilitation Medicine 巻: 8 号: 0 ページ: n/a
  • DOI: 10.2490/prm.20230018
  • ISSN: 2432-1354
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Gait-combined closed-loop brain stimulation can improve walking dynamics in Parkinsonian gait disturbances: a randomised-control trial (2023)
  • 著者名/発表者名: Nojima Ippei、Horiba Mitsuya、Sahashi Kento、Koganemaru Satoko、Murakami Satona、Aoyama Kiminori、Matsukawa Noriyuki、Ono Yumie、Mima Tatsuya、Ueki Yoshino
  • 雑誌名: Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry 巻: 94 号: 11 ページ: 938-944
  • DOI: 10.1136/jnnp-2022-329966
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transcranial static magnetic field stimulation (tSMS) can induce functional recovery in patients with subacute stroke (2023)
  • 著者名/発表者名: Shimomura Ryota、Shibata Sumiya、Koganemaru Satoko、Minakuchi Masatoshi、Ichimura Sachimori、Itoh Akihiro、Shimotake Katsumi、Mima Tatsuya
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 16 号: 3 ページ: 933-935
  • DOI: 10.1016/j.brs.2023.05.024
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Non-invasive Brain Stimulation in Post-stroke Dysphagia Rehabilitation: A Narrative Review of Meta-analyses in 2022 (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata Sumiya、Koganemaru Satoko、Mima Tatsuya
  • 雑誌名: Progress in Rehabilitation Medicine 巻: 8 号: 0 ページ: n/a
  • DOI: 10.2490/prm.20230015
  • ISSN: 2432-1354
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Low-frequency repetitive transcranial magnetic stimulation can alleviate spasticity and induce functional recovery in patients with severe chronic stroke: A prospective, non-controlled, pilot study (2023)
  • 著者名/発表者名: Yukawa Yoshihiro、Shibata Sumiya、Koganemaru Satoko、Minakuchi Masatoshi、Shimomura Ryota、Nakamura Kazuhito、Mima Tatsuya
  • 雑誌名: Heliyon 巻: 9 号: 4 ページ: e15564-e15564
  • DOI: 10.1016/j.heliyon.2023.e15564
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Priming effects of transcutaneous vagus nerve stimulation on the neuromodulation induced by transcranial static magnetic field stimulation in human motor cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata Sumiya、Takahashi Hirotaka、Miida Yu、Mima Tatsuya、Onishi Hideaki
  • 雑誌名: Clinical Neurophysiology 巻: 154 ページ: 194-197
  • DOI: 10.1016/j.clinph.2023.08.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of transcranial static magnetic stimulation over unilateral or bilateral motor association cortex on performance of simple and choice reaction time tasks (2023)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Takuya、Watanabe Tatsunori、Ito Kanami、Horinouchi Takayuki、Shibata Sumiya、Kurumadani Hiroshi、Sunagawa Toru、Mima Tatsuya、Kirimoto Hikari
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 17 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3389/fnhum.2023.1298761
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Very low-frequency transcranial electrical stimulation over the primary motor area can influence the voluntary movement initiation in humans (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata Sumiya、Watanabe Tatsunori、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki、Mima Tatsuya
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 16 号: 2 ページ: 442-444
  • DOI: 10.1016/j.brs.2023.01.1679
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Case report: Backward gait training combined with gait-synchronized cerebellar transcranial alternating current stimulation in progressive supranuclear palsy. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shima, A., Tanaka, K., Ogawa, A., Omae, W., Miyake, T., Nagamori, Y., Miyata, Y., Ohata, K., Ono, Y., Mima, T., Takahashi, R. *Koganemaru, S
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience-Brain Imaging and Stimulation 巻: 17 ページ: 1082555-1082555
  • DOI: 10.3389/fnhum.2023.1082555
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Case report: A novel approach of closed-loop brain stimulation combined with robot gait training in post-stroke gait disturbance. (2023)
  • 著者名/発表者名: Shima, A., Miyake, T., Tanaka, K., Ogawa, A., Omae, E., Nagamori, Y., Miyata, Y., Ohata, K., Maki, T., Ono, Y., Mima, T., Takahashi, R. *Koganemaru, S
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience-Brain Imaging and Stimulation 巻: 17 ページ: 1082556-1082556
  • DOI: 10.3389/fnhum.2023.1082556
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Triple tSMS system (“SHIN jiba”) for non-invasive deep brain stimulation: a validation study in healthy subjects (2022)
  • 著者名/発表者名: Sumiya Shibata, Tatsunori Watanabe, Takuya Matsumoto, Keisuke Yunoki, Takayuki Horinouchi, Hikari Kirimoto, Jianxu Zhang, Hen Wang, Jinglong Wu, Hideaki Onishi, Tatsuya Mima
  • 雑誌名: Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 巻: 19 号: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1186/s12984-022-01110-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strengthening the GABAergic System Through Neurofeedback Training Suppresses Implicit Motor Learning (2022)
  • 著者名/発表者名: Gyoda Tomoya、Nojima Ippei、Lin Su-Chuan、Koganemaru Satoko、Mima Tatsuya、Tanabe Shigeo、Huang Ying-Zu
  • 雑誌名: Neuroscience 巻: 488 ページ: 112-121
  • DOI: 10.1016/j.neuroscience.2022.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 「N-of-1 研究をどう行うか」The Japanese Journal of Rehabilitation Medicine (2022)
  • 著者名/発表者名: 美馬達哉、小金丸聡子、芝田純也、佐藤岳史
  • 雑誌名: リハビリテーション医学 巻: 59(11) ページ: 1111-1117
• [雑誌論文] 知っておきたい神経科学のキィワード 4「メタ可塑性」(Metaplasticity) (2022)
  • 著者名/発表者名: 美馬達哉
  • 雑誌名: Journal of clinical rehabilitation 巻: 31(6) ページ: 567-570
• [学会発表] N-of-1 試験による難治性嚥下障害に対する経頭蓋的直流電気刺激(tDCS)効果の検討 (2024)
  • 著者名/発表者名: 平川佳菜 、小金丸聡子、岩永健、島淳、曹叶迪、大前恵利夏、山田真子、田中和樹、美馬達哉、末廣篤、大森孝一
  • 学会等名: 第47回日本嚥下医学会学術講演会
• [学会発表] A novel approach using neurofeedback learning to enhance cerebellar brain inhibition in spinocerebellar degeneration patients. (2023)
  • 著者名/発表者名: Erika Omae, Atsushi Shima, Kazuki Tanaka, Akari Ogawa, Masako Yamada, Cao Yedi, Mima Tatsuya, Tadashi Isa, Satoko Koganemaru.
  • 学会等名: Neuroscience2023
  • 国際学会
• [学会発表] Neurofeedback Learning of Cerebellar Brain Inhibition in Patients with Spinocerebellar Degeneration -A proof of concept study- 脊髄小脳変性症患者における小脳抑制(CBI)ニューロフィードバック学習の試み (2023)
  • 著者名/発表者名: Erika Omae, Atsushi Shima, Kazuki Tanaka, Akari Ogawa, Masako Yamada, Tadashi Isa, Satoko Koganemaru.
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] The effects of the paired associative premotor-cerebellar stimulation on the non-targeted cerebellar function in healthy subjects. 小脳性連合性対刺激法における非対象側小脳半球機能の変化 (2023)
  • 著者名/発表者名: Satoko Koganemaru, Kazuki Tanaka, Atsushi Shima, Erika Omae, Masako Yamada, Cao Yedi, Akari Ogawa.
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
• [学会発表] 経頭蓋律動電流電気刺激(tACS)を用いた脳卒中後失語症症例における言語機能の改善 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大前 恵利夏, 島 淳, 田中 和樹, 山田 真子, 曹 葉迪, 中村 智之, 星合 宗, 千葉 友美, 入澤 寛, 美津島 隆, 伊佐 正, 小金丸 聡子.
  • 学会等名: 第60回日本リハビリテーション医学会春季学術集会
• [学会発表] 脳活動にアプローチする嚥下障害治療 シンポジウム7「新しい訓練手技」 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 第46回日本嚥下医学会学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Facilitation of hyper-recovery from severe brain damages. Symposium: New horizon of Hyper-Adaptability (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 第46回日本神経科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 歩行同期型脳刺激を併用したロボット歩行トレーニングの紹介. シンポジウム「脳梗塞当事者が伝える《生活期でも機能向上する秘訣》とは ～経頭蓋電気刺激療法、ボツリヌス療法、訪問リハビリを経験して～」 、京都、2023. 10.17 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 第5回日本スティミュレーションセラピー学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] 小脳障害に対する非侵襲的脳刺激 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 第13回日本小脳学会学術集会
  • 招待講演
• [学会発表] 神経ネットワーク可塑性とリハビリテーション治療. 生涯教育研修会 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 第53回日本リハビリテーション医学会中部・東海地方会
  • 招待講演
• [学会発表] Therapeutic approach using non-invasive brain stimulation to enhance brain plasticity and functional recovery非侵襲的脳刺激による脳可塑性誘導・機能回復の効率化. ランチョンセミナー（共催：京都大原記念病院グループ）「Neuroscience of functional recovery after brain damage and its clinical application脳損傷後機能回復の神経科学と臨床実践」 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 日本生理学会第100回記念大会
  • 招待講演
• [学会発表] 経頭蓋律動電流電気刺激による歩行機能の改善 (2023)
  • 著者名/発表者名: 小金丸聡子
  • 学会等名: 第９回歩行リハビリテーション研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Priming effects of transcutaneous vagus nerve stimulation on the inhibitory effects of transcranial static magnetic field stimulation on the human primary motor cortex (2023)
  • 著者名/発表者名: Sumiya Shibata, Hirotaka Takahashi, Yu Miida, Tatsuya Mima, Hideaki Onishi
  • 学会等名: 第46回日本神経科学大会
  • 国際学会
• [学会発表] 症例研究の質を高める ～N-of-1 研究～ (2023)
  • 著者名/発表者名: 芝田純也
  • 学会等名: 第21回日本神経理学療法学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] tSMSの作用機序と安全性および深部刺激への挑戦 ―開発後12年間の集積知― (2023)
  • 著者名/発表者名: 芝田純也
  • 学会等名: 第53回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] tSMSの臨床応用へのFeasibility (2023)
  • 著者名/発表者名: 美馬達哉
  • 学会等名: 第53回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] The Personal can be Scientific: N-of-1 approach to hyper-adaptability (2023)
  • 著者名/発表者名: 美馬達哉
  • 学会等名: 第46回日本神経科学会
  • 招待講演
• [学会発表] 歩行同期型経頭蓋交流電流小脳刺激(小脳tACS)を併用した後方歩行訓練により姿勢制御が改善した進行性核上性麻痺症例 (2022)
  • 著者名/発表者名: 島 淳、田中和樹、小川明莉、三宅智彬、高橋良輔、美馬達哉、小金丸聡子
  • 学会等名: 第6回日本リハビリテーション医学会秋季学術集会