• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実施状況報告書

島皮質の活動をリモート制御する大脳皮質電気刺激法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 20K19389
研究機関新潟医療福祉大学

研究代表者

長坂 和明  新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (70833812)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード後部島皮質 / 経頭蓋直流電気刺激 / リモート制御 / 安静時脳機能結合 / 可塑性 / ニューロモジュレーション / 小脳皮質
研究実績の概要

慢性疼痛疾患患者およびその動物モデルを対象とした研究から、島皮質の活動が病的な疼痛知覚に関連していることを示すエビデンスが示されている。本研究の目的は脳の深い場所に位置する島皮質の活動を遠隔に制御し、感覚知覚を変容させる皮質電気刺激手法を開発することである。前年度に行ったfMRIによる安静時脳機能結合の結果では、右の島皮質の活動動態は、同側半球の背外側前頭前野と正の相関があり、一方で同側半球の補足運動前野および両側の小脳皮質とは負の相関関係があることが明らかになっていた。2021年度では、この中で最も強く負の相関関係を示していた左の小脳皮質を電気刺激のターゲットとし、当該領域に微弱な直流電気刺激を行うことで、温熱刺激に対する疼痛閾値の変化が生じるのか検証した。実験は21名の健常成人を対象に行った。左の小脳皮質に経頭蓋直流電流刺激用の電極を設置し、2.0mAの強度で20分間刺激した。その前後、および刺激中にペルチェ素子を用いて前腕部に温熱刺激を与え、温熱痛閾値(痛みを知覚した温度)および熱耐性閾値(痛みに耐えきれない温度)の評価をそれぞれ行った。小脳電気刺激のコントロール刺激として、刺激開始30秒だけ刺激する条件も設けた。また閾値計測の別日に安静時脳機能結合をMRIで計測し、各個人の閾値と小脳-島皮質間の機能的結合強度との関連を調べた。これら検証の結果、小脳への経頭蓋直流電流刺激は同側前腕の温熱痛閾値を下げることを示唆する結果を得た。しかしながら、個人ごとの小脳-島皮質間の機能的結合強度との関連は明らかにできなかった。これら結果は、小脳への電気刺激が間接的に島皮質の機能を変調させたことを示唆する。これらを踏まえ、島皮質でどのような活動変化が生じたのかを特定することが次の課題である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、fMRIによる安静時脳機能結合の解析と、ターゲット領域に対する電気刺激による疼痛閾値評価を終えている。本研究では安静時脳機能結合による機能的な神経ネットワークの可視化とトラクトグラフィーによる構造的な神経ネットワークの可視化を実施する予定であったが、後者の撮像には撮像装置のパラメータ調整に時間を要しており実施できていない。このような解決するべき課題はあるものの、計画通りに進行しているため”おおむね順調に伸展している”とした。

今後の研究の推進方策

MRI装置内で小脳への直流電気刺激を実施し、島皮質の活動がどのように変調し、どの程度それが持続するのかを調べる。また小脳への交流電流刺激が閾値にどのように作用するのかを検証する。これら結果をまとめ論文化する作業に取り組む。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Cortical signature related to psychometric properties of pain vigilance in healthy individuals: A voxel-based morphometric study2022

    • 著者名/発表者名
      Nagasaka Kazuaki、Otsuru Naofumi、Sato Rui、Watanabe Hiraku、Sakurai Noriko、Ohno Ken、Kodama Naoki、Onishi Hideaki
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 772 ページ: 136445~136445

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2022.136445

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of Catechol-O-Methyltransferase Gene Polymorphism on the Correlation between Alexithymia and Hypervigilance to Pain2021

    • 著者名/発表者名
      Ikarashi Hitomi、Otsuru Naofumi、Yokota Hirotake、Nagasaka Kazuaki、Igarashi Kazuki、Miyaguchi Shota、Onishi Hideaki
    • 雑誌名

      International Journal of Environmental Research and Public Health

      巻: 18 ページ: 13265~13265

    • DOI

      10.3390/ijerph182413265

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Induction of Relaxation by Autonomous Sensory Meridian Response2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Noriko、Ohno Ken、Kasai Satoshi、Nagasaka Kazuaki、Onishi Hideaki、Kodama Naoki
    • 雑誌名

      Frontiers in Behavioral Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1~8

    • DOI

      10.3389/fnbeh.2021.761621

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Gray Matter Volume Variability in Young Healthy Adults: Influence of Gender Difference and Brain-Derived Neurotrophic Factor Genotype2021

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Hiraku、Kojima Sho、Nagasaka Kazuaki、Ohno Ken、Sakurai Noriko、Kodama Naoki、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: in press ページ: 1~9

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab370

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Plastic Changes of Cortical Gray Matter Revealed by Voxel-Based Morphometry and Histological Analyses in a Monkey Model of Central Post-Stroke Pain2021

    • 著者名/発表者名
      Nagasaka Kazuaki、Nemoto Kiyotaka、Takashima Ichiro、Bando Daigo、Matsuda Keiji、Higo Noriyuki
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 31 ページ: 4439~4449

    • DOI

      10.1093/cercor/bhab098

    • 査読あり
  • [学会発表] ラット青斑核の電気刺激によって生じる皮質神経活動の電気生理学的特徴2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木孝昇,長坂和明,大槻智史,大鶴直史,大西秀明
    • 学会等名
      計測自動制御学会ライフエンジニアリング部門シンポジウム2021
  • [学会発表] 音楽によって喚起される情動と灰白質容積との関連-Voxel based morphometryを用いた検証-2021

    • 著者名/発表者名
      大倉百合絵,長坂和明,大鶴直史,横田裕丈,大野健,櫻井典子,児玉直樹,大西秀明
    • 学会等名
      第27回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
  • [学会発表] 脳卒中後疼痛モデルラットにおける扁桃体-島皮質神経回路の神経活動の変化2021

    • 著者名/発表者名
      大槻智史,長坂和明,大鶴直史,大西秀明
    • 学会等名
      第27回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
  • [学会発表] 青斑核の電気刺激によって生じる大脳皮質の神経応答2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木孝昇,長坂和明,大槻智史,大鶴直史,大西秀明
    • 学会等名
      第27回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
  • [学会発表] 脳卒中後疼痛ラットモデルにおける高次運動皮質の薬理学的抑制が疼痛様行動に及ぼす影響2021

    • 著者名/発表者名
      長坂和明,山本真憂,川上守,大槻智史,大鶴直史,大西秀明
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [学会発表] 背外側前頭前野に対するtACSが痛み知覚に及ぼす効果の検討2021

    • 著者名/発表者名
      五十嵐眸実,大鶴直史,長坂和明,宮口翔太,Jose Gomez-Tames,平田晃正,大西秀明
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [学会発表] 失感情症と偽の内受容フィードバックに対する応答性2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋世奈、大鶴直史、原正之、長坂和明、五十嵐眸実、大西秀明
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [学会発表] 島皮質刺激に対する心拍応答変化は、失感情に関連する2021

    • 著者名/発表者名
      羽二生未来、大鶴直史、長坂和明、五十嵐眸実、Gomez-Tames Jose、平田晃正、大西秀明
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [学会発表] 主観的疲労感は運動開始に対する予測的心活動制御と関連する2021

    • 著者名/発表者名
      堺大輝、大鶴直史、長坂和明、横田裕丈、森下慎一郎、椿淳裕、大西秀明
    • 学会等名
      第26回日本基礎理学療法学会学術大会

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi