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 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20H03794
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分56010:脳神経外科学関連
• 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

研究成果の概要

大脳への電気刺激や外科的介入がもたらす機能的及び形態的変化の解明を目的として研究を行い、ラットではVNSが聴覚野において、コリン作動性システムを介してフィードフォワード経路を強化し、ノルアドレナリン作動性システムを介してフィードバック経路を減衰させており、複数の神経調節系を介して大脳皮質のゲインを変調する可能性を見出した。また、ヒト海馬多切術後の機能的ネットワーク(FC)変化をfMRIで調べたところ、術後1ヶ月での一過性記憶機能低下に対応して海馬内でのFC低下があり、６ヶ月での記憶機能回復に対応してFC回復が認められた。一方、海馬と前頭前野や小脳とのFCの回復にはばらつきがみられた。

自由記述の分野

脳神経外科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、大脳への電気刺激や外科的介入が大脳の機能的ネットワークにもたらす変化を明らかにすることによって、VNSや海馬多切術の効果発現機構の解明につながるものである。さらに自律神経系による大脳皮質機能の調節機構はいまだ不明な点が多く、その解明という学術的意義が大きい。また、欧米ではさまざまな精神・神経疾患に対するニューロモデュレーション治療が急激に進歩・普及しているが、日本への導入が大幅に遅れている。その背景には効果発現機構が未解明で至適刺激条件の合理的決定法が不明という課題があり、本研究の成果はこれらの課題解決の端緒となる点で臨床的・社会的にも有意義なものである。