皮膚刺激による感覚神経と皮質応答の非侵襲的計測-電位・磁界と機能的MRIの統合

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05404087
• 研究機関: (財)東京都精神医学総合研究所
• 研究代表者: 橋本 勲 財団法人東京都精神医学総合研究所, 精神生理研究部門, 副参事研究員 (40250211)
• 研究分担者: 今田 俊明 NTT基礎研, 情報科学研究部, グループリーダ
• キーワード: air-puff刺激 / 振動刺激 / 皮膚変位 / 感覚神経活動 / 視床活動 / 心理物理量 / 体性感覚誘発電位 / 体性感覚誘発磁界

研究概要

1.皮膚変位の計測
air-puff刺激強度を6段階に基準化して皮膚表面に与えたときの皮膚の動きを高速度カメラを用いて可視化する事ができた。さらにレーザーグリッドを皮膚表面に照射することにより皮膚変位をより定量的に計測することができた。しかし高精度な点対応を含む詳細な時空間的変化を記述することは現時点で困難なことが分かった。平成7年度もこの方向に沿った試みを続行する。
2.皮膚変位と抹消神経ならびに皮質活動の計測
単点air-puff刺激と多点(2、3点)air-puff刺激を与えたときの抹消神経と皮質の活動を調べた。心理物理学的には、皮膚面上1cm間隔で配置した2点、3点刺激では単点刺激より閾値が低下した。単点刺激の閾値下刺激では皮質応答を認めなかった。しかし同一刺激強度の多点刺激による閾値上刺激では長潜時応答を認めた。これらの所見は体性感覚系における空間加重を示唆する。
抹消神経活動の多点(63点)磁界計測により、はじめて動く4重極子(脱分極電流と再分極電流)の詳細な時間的空間的分布を可視化することができた。
3.脳電位・脳磁界計測と機能的MRI測定の予備実験
新しい刺激装置を用いて上に述べたごとく脳電位の計測を行った。
ニューメキシコ大学Y.C.Okada教授との共同研究の一環として除皮質した動物の視床から磁気計測により高振幅の体性感覚誘発磁界信号(SEF)を記録し、この信号はSQUID磁束計を信号源から数cm離しても検出できた。これらの所見は視床フィールド電位が視床内に限局するとする従来の説とは異なり、視床の活動は開電場を形成し、皮質上あるいは頭皮上からも検出可能なことを示すものである。このことは脳波では捉えられなかった脳深部の活動を磁気計測により検出できる可能性を示唆している。現在ヒトの視床からの磁界信号を解析中である。
機能的MRIについては現在稼働中の装置が国内では極度に少ないためこれを利用して計画した実験を開始するに至らなかった。
4.頭皮上電極の3次元位置情報
3次元ディジタイザを頭部に固定する装置を完成させた。これにより電極の位置を3次元的に正確に測定することが可能となった。
5.皮膚求心線維の局所麻酔後の体性感覚誘発電位と主観的感覚量の断時的変化
一定強度のair-puff刺激を局所麻酔した皮膚面上に与えて体性感覚誘発電位(SEP)と主観的感覚量の回復過程を継時的に観測し心理物理量と神経活動量の関係について考察した。P45-N60振幅あるいはN20とN35の時間積分の回帰直線の勾配は0.4-0.7であるのに対して心理物理量の勾配は1.4-1.7とより急峻な傾きを示した。この関係は既に報告した刺激強度の増大に伴う心理物理量と神経活動量の関係とも平行しており共通のメカニズムが関与していることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] 橋本 勲: "Disparity between sensory nerve activity and psycohphysical responses for air-puff stimulation of the index finger and palm in man" Neurol.Res.16. 63-67 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "Visualization of a moving quadrupole with magnetic measurements of peripheral nerve action fields" Electroenceph.Clin.Neurophysiol.93. 459-467 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "Perceptual changes accompanying controlled blocking of cutaneous afferents are related to somatosensory evoked potentials" Neurol.Res.17. 24-32 (1995)
• [文献書誌] 橋本 勲: "Multichannel detection of magnetic compound action fields with stimulation of the index and little fingers" Electroenceph. Clin. Neurophysiol.(in press). (1995)
• [文献書誌] 橋本 勲: "Neuromagnetic measurements of the human primary auditory response" Electroenceph.Clin.Neurophysiol.(in press). (1995)
• [文献書誌] 橋本 勲: "日常刺激による体性感覚誘発電位(I)" 臨床脳波. 35. 834-841 (1993)
• [文献書誌] 橋本 勲: "日常刺激による体性感覚誘発電位(II)" 臨床脳波. 36. 48-57 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "片側随意運動に伴う両側脳皮質活動の磁界計測" 日本生体磁気学会誌. 6. 22-25 (1993)
• [文献書誌] 橋本 勲: "磁気計測でヒトの脳をみる" Clinical Engineering. 5. 114-124 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "抹消神経磁図" 神経内科. 40. 343-354 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "皮質下体性感覚系からの磁気信号の検出" 日本生体磁気学会誌. 7. 214-217 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "抹消神経磁図の基礎と臨床応用" 臨床脳波. (印刷中). (1995)
• [文献書誌] 橋本 勲(分担執筆): "MEGの基礎と臨床 -複合神経活動磁界-" 朝倉書店(高倉、大久保編), 16 (1994)
• [文献書誌] 橋本 勲: "Bilateral Activation of the Human Motor Cortex Preceding Unilateral Voluntary Finger Extension as Evidenced by Magnetic Measurements" Elsevier Biomag´93(Deecke et al.eds), 4 (1995)