長期電気刺激と外科的介入による大脳マルチスケールでの機能的及び形態的変化の研究

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03794
• 研究機関: 自治医科大学
• 研究代表者: 川合 謙介 自治医科大学, 医学部, 教授 (70260924)
• 研究分担者: 石下 洋平 自治医科大学, 医学部, 講師 (30835632) ; 島崎 久仁子 自治医科大学, 医学部, 非常勤講師 (40142153) ; 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, 准教授 (60625995) ; 國井 尚人 東京大学, 医学部附属病院, 講師 (80713940) ; 佐藤 信 自治医科大学, 医学部, 助教 (80742345) ; 高橋 宏知 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 教授 (90361518) ; 大谷 啓介 自治医科大学, 医学部, 講師 (90790676) ; 大貫 良幸 自治医科大学, 医学部, 講師 (90835993)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 大脳電気刺激 / 迷走神経刺激 / 神経ネットワーク / てんかん / 記憶

研究実績の概要

本研究の目的は、大脳への電気刺激や外科的介入がもたらす機能的変化及び形態的変化を明らかにすることである。特に長期刺激や手術後長期の変化を、大脳皮質局所から大脳全体までマルチスケールに捉えることを目標とする。そのため、(1) ラット迷走神経刺激(VNS)長期刺激モデルを用いた聴覚野皮質と海馬における局所微小ネットワーク特性の変化と形態的変化の検証、(2) ミニブタ脳表電気刺激モデルを用いた脳回単位での多点脳表脳波とfunctional near-infrared cortical imagingによる機能的ネットワーク特性の変化と形態的変化の検証、(3) ヒトてんかん手術およびVNSによる大脳全体のネットワークと形態変化の検証を行う。
(1)では成体ラットでまず急性刺激実験を行い、VNSがノルアドレナリン作動性ニューロン及びコリン作動性ニューロンを通じて聴覚野における刺激へのオンセット反応と高周波活動を亢進させることを見出し、論文にまとめ、Brain Stimulation誌に投稿した。長期刺激モデルの実験は継続している。(2)のブタ実験では多施設から共同研究者が集合する必要があったが、残念ながら新型コロナ感染症の影響でブタ実験の継続が困難となった。すでに実験が完了しているブタ皮質切開の皮質誘発電位に対する影響についてまとめて論文作成を進めている。(3)については、これまで側頭葉切除や海馬多切術の前後のfMRIによる記憶課題での賦活領域や安静時ネットワークの解析を行い、記憶の一時的障害とその後の回復の背景をなす機能的ネットワーク変化を明らかにした。これについても論文作成中である。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4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] てんかんと自律神経 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川合謙介
  • 雑誌名: BRAIN and NERVE: 神経研究の進歩 巻: 74 ページ: 271-277
• [雑誌論文] てんかん等に対する迷走神経刺激療法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 井林賢志、川合謙介
  • 雑誌名: 自律神経 巻: 59 ページ: 212-220