脳刺激・脳活動同時測定系による可塑性誘導脳刺激の理解

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23500485
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 融合脳計測科学
• 研究機関: 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター
• 研究代表者: 花川 隆 独立行政法人国立精神・神経医療研究センター, 脳病態統合イメｰジングセンタｰ先進脳画像研究部, 部長 (30359830)
• 連携研究者: 宇川 義一 福島県立医科大学, 医学部, 教授 (50168671)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 脳刺激 / 神経可塑性 / 運動 / 神経機能画像 / 認知 / リハビリテーション

研究概要

脳科学の進歩により、脳を微弱な電気や磁気で刺激し、脳の機能を変化させることが可能になっている。しかし、脳刺激がどのような機序で脳機能を変化させるのかは良くわかっていない。そこで、脳刺激と機能的磁気共鳴画像法を組み合わせる技術を開発し、脳刺激が脳活動に与える影響を計測した。その結果、脳刺激が刺激された部位と連絡を持つ神経回路の機能を変化させていることが明らかになった。また、脳刺激の効果には個人差が大きく、その要因のひとつは個人の脳回路の構成の差によることが判明した。今後、脳刺激法が精神・神経疾患の治療法として確立されることを目指して、さらに研究を進めていく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Representations of movement and sensory afferents in motor areas as revealed by simultaneous neuroimaging and brain-/nerve-stimulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Shitara H, Shinozaki, Takagishi K, Honda M, Hanakawa T
  • 雑誌名: Front Hum Neurosci 巻: 7 ページ: 554
  • DOI: 10.3389/fnhum.2013.00554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lateralization of brain activity in the parietal cortex is associated with behavioral effects of transcranial direct current stimulation on a mental calculation task (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasahara K, Tanaka S, Hanakawa T, Senoo A, Honda M
  • 雑誌名: Neurosci Lett 巻: 545 ページ: 86-90
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2013.04.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcranial direct current stimulation increases the extracellular dopamine levels in the rat striatum (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Takano Y, Tanaka S, Hironaka N, Kobayashi K, Hanakawa T, Watanabe K, Honda M
  • 雑誌名: Front Syst Neurosci 巻: 7(6) ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fnsys.2013.00006
  • 査読あり
• [雑誌論文] 失行と前頭頭頂回路 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 雑誌名: Clinical Neuroscience 巻: 31(7) ページ: 84-86
• [雑誌論文] 因果関係に迫る統合イメージング法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 雑誌名: 精神科 巻: 22(2) ページ: 173-8
• [雑誌論文] Neural mechanisms underlying deafferentation pain : a hypothesis from a neuroimaging perspective (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T
  • 雑誌名: J Orthop Sci 巻: 17(3) ページ: 331-5
  • DOI: 10.1007/s00776-012-0209-9
• [雑誌論文] Event-related desynchronization-modulated functional electrical stimulation system for stroke rehabilitation : A feasibility study (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi M, Takeda K, Otaka Y, Osu R, Hanakawa T, Gouko M, Ito K
  • 雑誌名: J Neuroeng Rehab 巻: 9(1) ページ: 56
  • DOI: 10.1186/1743-0003-9-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] fMRI 同時計測を理解する (2012)
  • 著者名/発表者名: 笠原和美, 小俣 圭, 田中智子, Charles DaSalla, 設楽 仁, 田中悟志, 本田 学, 妹尾淳史, 花川 隆
  • 雑誌名: 日本放射線技師会会誌 巻: 59 ページ: 42-49
• [雑誌論文] Single session of transcranial direct-current stimulation transiently increases knee extensor force in patients with hemiparetic stroke (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S, Takeda K, Otaka Y, Kita K, Osu R, Honda M, Sadato N, Hanakawa T, Watanabe K
  • 雑誌名: Neurorehabil Neural Repair 巻: 25(6) ページ: 565-9
  • DOI: 10.1177/1545968311402091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time course and spatial distribution of fMRI signal changes during single-pulse transcranial magnetic stimulation to the primary motor cortex (2011)
  • 著者名/発表者名: Shitara H, Shinozaki T, Takagishi K, Honda M, Hanakawa T
  • 雑誌名: Neuroimage 巻: 56(3) ページ: 1469-1479
  • DOI: 10.1016/j.neuroimage.2011.03.011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rostral premotor cortex as a gateway between the cognitive and motor networks (2011)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T
  • 雑誌名: Neurosci Res 巻: 70(2) ページ: 144-54
  • DOI: 10.1016/j.neures.2011.02.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] 多次元神経イメージングの神経ネットワーク研究への応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 雑誌名: 神経内科 巻: 74(4) ページ: 406-409
• [学会発表] 多次元イメージングによる脳可塑性研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 第43回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 発表場所: 高知県立県民文化ホール
  • 年月日: 20131107-09
• [学会発表] Functional correlations between the primary motor cortex and spinal motor neurons during motor tasks using a developed simultaneous recording technique of the cerebrospinal functional magnetic resonance imaging (2013)
  • 著者名/発表者名: Takasawa E, Hanakawa T, Shitara H, Iizuka Y, Iizuka H, Takagishi K
  • 学会等名: Eurospine
  • 発表場所: Arena and Convention Centre Liverpool, UK
  • 年月日: 20131002-04
• [学会発表] Variations of motor network responses evoked by transcranial magnetic stimulation to the motor cortex. Symposium (English) : What can we learn from motor cortical stimulation? (2013)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T
  • 学会等名: 第七回Motor Control研究会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生講堂
  • 年月日: 20130905-07
• [学会発表] 連続経頭蓋磁気刺激によるヒト脳活動の大域的制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中川 佑美, 花川 隆, 水野 佑治, 北城 圭一
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] 運動野のマルチニューロン活動に対する経頭蓋直流電気刺激の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 智子, 礒村 宜和, 花川 隆, 田中 悟志, 本田 学
  • 学会等名: Neuro2013
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2013-06-20
• [学会発表] ブレイン・マシン・インターフェイスの操作を可能にする神経基盤 : 多次元イメージングによる解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆, Charles S. DaSalla, 笠原 和美, 本田 学
  • 学会等名: 第28回生体磁気学会
  • 発表場所: 新潟市・朱鷺メッセ
  • 年月日: 2013-06-08
• [学会発表] 連続経頭蓋磁気刺激によるヒト脳活動の周波数特異的な引き込み (2013)
  • 著者名/発表者名: 中川佑美, 花川 隆, 水野佑治, 北城圭一
  • 学会等名: 脳と心のメカニズム第13回冬のワークショップポスターセッション
  • 発表場所: ルスツ
  • 年月日: 2013-01-09
• [学会発表] 神経機能イメージングによるヒト歩行の神経制御と歩行障害病態の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 第42回日本臨床神経生理学会
  • 発表場所: 新宿, 京王プラザホテル
  • 年月日: 2012-11-09
• [学会発表] Effects of the transcranial direct current stimulation on multi-unit neural activities in the rat motor cortex (2012)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Isomura Y, Hanakawa T, Honda M
  • 学会等名: Neuroscience 2012, Ernest N
  • 発表場所: Morial Convention Center, New Orleans
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] Effects of patterned TMS onto motor network activity as revealed by simultaneous TMS-fMRI (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T, Shirota Y, Tanaka T, Hamada M, Shitara H, Ohminami S, Tanaka S, Terao Y, Honda M, Hanajima R, Ugawa Y
  • 学会等名: Neuroscience 2012, Ernest N
  • 発表場所: Morial Convention Center, New Orleans
  • 年月日: 2012-10-15
• [学会発表] The investigation of TMS evoked brain activity and MEPs during motor imagery; Simultaneous fMRI-EMG-TMS study (2012)
  • 著者名/発表者名: Shitara H, Takagishi K, Honda M, Hanakawa T
  • 学会等名: Neuroscience 2012, Ernest N
  • 発表場所: Morial Convention Center, New Orleans
  • 年月日: 2012-10-13
• [学会発表] fMRI の活動は経頭蓋直流電気刺激の促進効果の個人差を予測できる (2012)
  • 著者名/発表者名: 笠原 和美, 田中 悟志, 花川 隆, 妹尾 淳史 , 本田 学
  • 学会等名: 第35回日本神経科学大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 不均一経頭蓋磁気刺激による運動野神経回路の可塑的変化誘導機序の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆, 代田悠一郎, 田中智子, 濱田雅, 田中悟志, 大南伸也, 設楽仁, 寺尾安生, 本田学, 花島律子, 宇川義一
  • 学会等名: 第六回 Motor Control 研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 運動イメージによる TMS 誘発電位の検討 -磁気共鳴機能画像(fMRI), 筋電図(EMG), 経頭蓋磁気刺激(TMS)を用いた検討- (2012)
  • 著者名/発表者名: 設楽 仁, 高岸憲二, 本田 学, 花川 隆
  • 学会等名: 第六回Motor Control 研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] 皮質運動野における multi unit activity に対する経頭蓋直流電気刺激の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 田中 智子, 磯村 宜和, 花川 隆, 本田 学
  • 学会等名: 第六回Motor Control 研究会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2012-06-22
• [学会発表] Multimodal neuroimaging for exploring mechanisms underlying neuroplasticity (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T
  • 発表場所: University College of London, UK
  • 年月日: 2012-03-01
• [学会発表] Multimodal neuroimaging for exploring mechanisms underlying neuroplasticity (2012)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T
  • 学会等名: UK-Japan workshop in multimodal neuroimaging
  • 発表場所: The Royal Society, Chicleley Hall, UK
  • 年月日: 2012-02-28
• [学会発表] 統合的神経ネットワークイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 第3回関西北陸神経免疫研究会
  • 発表場所: メルパルク京都
  • 年月日: 2012-01-21
• [学会発表] Effects of bihemispheric transcranial direct current stimulation (tDCS) over the parietal cortex on a calculation task (2011)
  • 著者名/発表者名: Kasahara K, Tanaka S, Hanakawa T, Senoo A, Honda M
  • 学会等名: Neuroscience 2011, Walter E
  • 発表場所: Washington Convention Center
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] Long-term effect of the transcranial direct current stimulation on the extracellular dopamine levels in the striatum (2011)
  • 著者名/発表者名: Tanaka T, Takano Y, Tanaka S, Hanakawa T, Hironaka N, Kobayashi K, Honda M
  • 学会等名: Neuroscience 2011, Walter E
  • 発表場所: Washington Convention Center
  • 年月日: 2011-11-13
• [学会発表] 運動イメージによる経頭蓋磁気刺激誘発電位への影響 : 磁気共鳴機能画像, 筋電図, 経頭蓋磁気刺激を用いた検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 設楽仁, 篠崎哲也, 高岸憲二, 本田 学, 花川 隆
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 整形外科基礎研究において神経機能イメージングが果たしうる役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 第26回日本整形外科学会基礎学術集会
  • 発表場所: 前橋
  • 年月日: 2011-10-21
• [学会発表] 統合的脳情報解読・操作法の開発と神経疾患応用への展望 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 京都内科神経懇話会
  • 発表場所: 京都センチュリーホテル
  • 年月日: 2011-09-17
• [学会発表] 経頭蓋直流電気刺激の線条体細胞外ドパミン濃度に対する遠隔影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 田中智子, 高野裕治, 田中悟志, 花川 隆, 廣中直行, 小林和人, 本田学
  • 学会等名: 第34回日本神経科学大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 機能的 MRI と神経生理信号の同時計測の可能性と限界 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 第13回日本ヒト脳機能マッピング学会 シンポジウム「マルチモーダル・イメージング」
  • 発表場所: 京都国際会議場
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] 運動の実行と想像 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 学会等名: 第5回 Motor Control 研究会 シンポジウム「非侵襲脳機能計測による運動制御研究の基礎と臨床」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] 経頭蓋直流電気刺激(tDCS)による慢性期皮質下脳卒中患者の下肢筋力促進 (2011)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆, 田中悟志, 武田湖太郎, 大高洋平, 北佳保里, 大須理英子, 本田学, 定藤規弘, 渡邊克巳
  • 学会等名: 第52回日本神経学会学術大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2011-05-18
• [図書] 歩行・走行と基底核.ヒトの動きの神経科学シリーズ・II 歩行と走行の神経科学-その基礎から臨床までー (2013)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 総ページ数: 58-69
  • 出版者: 市村出版, 東京
• [図書] 小脳の機能イメージング.小脳と運動失調 小脳は何をしているのか.西澤正豊 編 (2013)
  • 著者名/発表者名: 花川 隆
  • 総ページ数: 99-106
  • 出版者: 中山出版, 東京
• [図書] SPECT/PET imaging for Dynamic Motor Control. Neuroimaging of Movement Disorders. Nahab F and Hattori N, eds. Current Clinical Neurology (2013)
  • 著者名/発表者名: Iseki K and Hanakawa T
  • 総ページ数: 59-69
  • 出版者: Humana Press, New York
• [備考]
  • URL: http://www.ncnp.go.jp/nin/guide/r7/lab/lab01.html