ヒト神経可塑性の新展開：バイオマーカー・薬効機序・新増強法―個別最適治療の開発へ

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H05322
• 研究機関: 福島県立医科大学
• 研究代表者: 宇川 義一 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (50168671)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: シナプス可塑性誘導 / バイオマーカー / 磁気刺激 / パーキンソン病 / アルツハイマー病

研究実績の概要

刺激部位のモデルによる検討：人での脳刺激がどのような神経細胞を刺激しているのかは、可塑性誘導機序を考える上でも、今後の治療応用を考える上でも重要な問題である。そこで、工学系の研究者と共同で、刺激部位の推定をモデルで行い、Brain stimulation 誌、Phys Med Biol誌、Biomedical Physics & Engineering Express誌に発表した。従来の刺激電流の大きさに関する考察に加えて、刺激される神経細胞もモデル化することで、実験結果を説明できる知見を得た。また、小脳刺激をしているとされていたコイルの位置で、小脳にどれだけの電流が誘導されているかをモデル化した。
PASプロトコールのタスクへの影響：PAS刺激法は、MEPに長期効果を及ぼす事は証明されていたが、運動タスクに長期効果を誘導するかは知られていなかった。今回、この研究で、PASが運動学週に影響する事を示した。Brain Stimulation 誌に発表した。
聴覚情報と視覚情報の幻覚に関する研究：有名なマガーク効果という視覚聴覚幻覚に関して、刺激を行い、この幻覚に関する機序を解析した。Journal of Neuroscience 誌に発表した。
Caffeineの運動野可塑性に対する影響：QPSによるヒト運動野可塑性誘導に対するcaffeineの影響を正常被検者で検討した。A2Aに対する薬物がパーキンソン病の治療薬として用いられていて、カフェインが同様な効果を有することが判明した。コーヒーを多く摂取するヒトにパーキンソン病が発症しにくいと言う事実を説明できるかもしれない。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Jakrata University(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: Jakrata University
• [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: Aalto University
• [雑誌論文] Effect of caffeine on long-term potentiation-like effects induced by quadripulse transcranial magnetic stimulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hanajima R, Tanaka N, Tsutsumi R, Shirota Y, Shimizu T, Terao Y, Ugawa Y
  • 雑誌名: Exp Brain Res. 巻: 237 ページ: 647-651
  • DOI: 10.1007/s00221-018-5450-9. Epub 2018 Dec 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] The intensity of continuous theta burst stimulation, but not the waveform used to elicit motor evoked potentials, influences its outcome in the human motor cortex. (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, Kodama S, Togashi N, Shirota Y, Sugiyama Y, Tokushikge S, Inomata-Terada S, Terao Y, Ugawa Y, Hamada M
  • 雑誌名: Brain Stimul. 巻: 11 ページ: 400-410
  • DOI: 10.1016/j.brs.2017.12.003. Epub 2017 Dec 15.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sensory cortex hyperexcitability predicts short survival in amyotrophic lateral sclerosis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshio Shimizu, Kota Bokuda, Hideki Kimura, Tsutomu Kamiyama, Yuki Nakayama, Akihiro Kawata, Eiji Isozaki, and Yoshikazu Ugawa
  • 雑誌名: Neurology 巻: 90 ページ: e1578-e1587
  • DOI: 10.1212/WNL.0000000000005424. Epub 2018 Mar 30
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modulation of motor learning by a paired associative stimulation protocol inducing LTD-like effect (2018)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, Shirota Y, Komada S, Togashi N, Sugiyama Y, Tokushige S, Inomata-Terada S, Terao Y, Ugawa Y, Toda T, Hamada M
  • 雑誌名: Brain Stimul 巻: 11 ページ: 1314-1321
  • DOI: 10.1016/j.brs.2018.07.054. Epub 2018 Jul 31
  • 査読あり
• [雑誌論文] The motor network reduces multisensory illusory perception. (2018)
  • 著者名/発表者名: Murakami T, Abe M, Wiratman W, Fujiwara J, Okamoto M, Mizuochi-Endo T, Iwabuchi T, Makuuchi M, Yamashita A, Tiksnadi A, Chang F, Kubo H, Matsuda N, Kobayashi S, Eifuku S, Ugawa Y
  • 雑誌名: Journal of Neuroscience 巻: 24 ページ: 3650-3657
  • DOI: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3650-17.2018
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A multi-scale computational approach based on TMS experiments for the assessment of electro-stimulation thresholds of the brain at intermediate frequencies. (2018)
  • 著者名/発表者名: Soldati, Marco; Mikkonen, Marko; Laakso, Ilkka; Murakami, Takenobu; Ugawa, Yoshikazu; Hirata, Akimasa
  • 雑誌名: Phys Med Biol. 巻: 63 ページ: 225006-225006
  • DOI: 10.1088/1361-6560/aae932
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Where and what TMS activates: experiments and modeling (2018)
  • 著者名/発表者名: Laakso I, Murakami T, Hirata A, Ugawa Y
  • 雑誌名: Brain Stimul 巻: 11 ページ: 166-174
  • DOI: 10.1016/j.brs.2017.09.011. Epub 2017 Sep 27.
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Differential effects on corticospinal excitability and adaptaion task by parred associative stimualtion (PAS) with disticnt pulse width. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ugawa Y
  • 学会等名: 3rd International Brain Stimulation Conference,
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Essentials of Repetitive Transcranial Mgnetic Stimulation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ugawa Y
  • 学会等名: 31st International Congress of Clinical Neurophysiology.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structures Activated by TMS and Stimulating Current Direction. Based on Own Human Experimental Data. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ugawa Y
  • 学会等名: 31st International Congress of Clinical Neurophysiology.
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cerebellar inhibition (CBI), Prism adaptation Eye-hand coordination. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ugawa Y
  • 学会等名: The 9th International Symposium of the Society for Research on the Cerebellum and Ataxias (SRCA)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transcranial Magnetic Stimulation (TMS) application in Neurological Disorders: Central and Peripheral Disorders. J (2018)
  • 著者名/発表者名: Ugawa Y
  • 学会等名: Japanese Society of Neurology (JSN) and Malaysian Society of Neurosciences (MSN) Joint Sympsium
  • 国際学会 / 招待講演