| 研究課題/領域番号 |
17H04305
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| 研究機関 | 自治医科大学 |
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研究代表者 |
川合 謙介 自治医科大学, 医学部, 教授 (70260924)
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| 研究分担者 |
宇佐美 憲一 国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 臓器・運動器病態外科部, 医師 (30784847)
手塚 正幸 自治医科大学, 医学部, 助教 (40721311)
中嶋 剛 自治医科大学, 医学部, 講師 (60625995)
佐藤 信 自治医科大学, 医学部, 研究員 (80742345)
高橋 宏知 東京大学, 先端科学技術研究センター, 講師 (90361518)
大谷 啓介 自治医科大学, 医学部, 助教 (90790676)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | てんかん / 記憶 / 神経ネットワーク / 海馬 / 迷走神経刺激 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、高周波数の局所活動から大脳皮質広域光トポグラフィー(NIRS)や機能的MRI(fMRI)による低周波数活動の記録により、てんかんと記憶に関わる脳内の機能的ネットワークの特性を抽出し、それに対する外科的介入や電気刺激による介入の影響を明らかにして、機能温存的さらに機能増強的な革新的治療の開発の端緒とすることを目的とする。その特色は、われわれの開発した記録システムを用いて、きわめて広い周波数帯域の活動を捉え 、これをラットからヒトまでの至適モデルに応用しようとする点にある。てんかんに対する新しい手術や電気刺激による介入は、てんかん焦点の単純な切除や抑制ではなく、生理的・病的な機能ネットワークの修飾として作用している可能性があり、その機構を理解し治療効率を高めることは、革新的治療の開発につながる可能性がある。初年度は以下の研究を遂行した。
(1)ミニブタ大脳皮質における実験:外科的介入および電気刺激介入の準備
全身麻酔下ミニブタ頭蓋骨背面の開頭による、functional near-infrared cortical imaging-ECoG同時計測系を確立した。基礎実験として鼻粘膜刺激による体性感覚野に誘発される電位およびNIRS変化の測定から開始した。多点記録用に両側開頭を施行したところ、記録される電位の安定性、再現性が不良となったが、ミニブタの全身体温管理や局所温度－加熱ランプのフィードバックシステムを用いて開頭部の保温を工夫することで1時間以上安定した記録が可能となった。
(2)海馬多切術によるてんかん・記憶ネットワーク修飾の検証:健常人および術後患者における記憶課題fMRIと安静時fMRI
記憶課題のfMRI検査を健常者で繰り返し、側頭葉内側が賦活される課題を確立した。海馬多切術前の患者1名で、この記憶課題のfMRIと安静時機能結合計測用の検査を施行しデータを得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
動物実験については、NCI-ECoG計測プローブの動作確認をミニブタで開始したため、ラットのNCI計測実験の開始が遅れた。しかし、研究分担者の施設ではラットVNSモデルそのものは確立しており、本年度にミニブタで動作を確認したNCI-ECoG計測系をそのまま利用できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) ミニブタ大脳皮質への外科的及び電気刺激介入による広域ネットワーク修飾と効率化
1) 平成29年度に確立した測定系を用いて、外科的介入、電気刺激介入による広域ネットワークへの修飾実験を行う。fNCI-ECoG+SU/LFP同時計測により、局所の高周波活動と遠隔部位での低周波振動との相関を解析する。2) fNCI振動の位相の特定点でトリガーを出力し、RC-FCのハブとなっている点などに電気刺激を加えて、その影響を評価する。これよって、特定の微小電気刺激が、局所電位振動やfNCIのfunctional connectivityをコントロールできるかを検証する。3) 大脳皮質に軟膜下皮質多切を加え、処置領域内、処置領域外、処置領域内外のconnectivityを評価する。
(2) 海馬多切術によるてんかん・記憶ネットワーク修飾の検証:
1)海馬多切術前、術後1ヶ月以内、6～12ヶ月の3ポイントでmemory-encoding paradigmのfMRIを施行する。5例を目標とする。切除術と異なり、海馬多切術後 は1ヶ月で低下した言語性記憶が6ヶ月で回復する。fMRIの賦活パターンによって、この回復過程の基盤となる賦活部位を明らかにする。2) 1)と同じ被検者に対して、平成29年度と同様の方法でdefault mode network connectivityを評価する。海馬多切術後の記憶回復過程の基盤となるネットワーク結合を明らかにする。3) 1)と同じ被検者に対して、平成29年度と同様の方法で大脳広域の安静時機能結合を検出する。海馬多切術後の記憶回復過程の基盤となるネットワーク結合を明らかにする。
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