経頭蓋直流電気刺激が脳機能に及ぼす影響－電気・磁気・光技術の応用－

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24650335
• 研究機関: 新潟医療福祉大学
• 研究代表者: 山本 智章 新潟医療福祉大学, その他部局等, その他 (30445902)
• 研究分担者: 大西 秀明 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (90339953) ; 田巻 弘之 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (40253926) ; 桐本 光 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 准教授 (40406260) ; 椿 淳裕 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 講師 (50410262) ; 鈴木 誠 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (80554302) ; 佐藤 大輔 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 講師 (60544393) ; 山代 幸哉 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 講師 (20570782) ; 菅原 和広 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 助教 (10571664)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 経頭蓋直流電流刺激 / 脳磁図 / 体性感覚誘発磁界 / 近赤外線分光法 / MEG / NIRS / SEF / tDCS

研究実績の概要

健常者を対象にして経頭蓋直流電流刺激（tDCS）によって大脳皮質一次体性感覚野（S1）および一次運動野（M1）の興奮性が変化するのかを脳磁図（MEG）を用いて検討した．対象は健常者であり，1mAの強度で陽極tDCSをM1またはS1に15分間与え，介入後に正中神経を刺激した際の体性感覚誘発脳磁界（SEF）がどのような変化をするのか解析した．その結果，M1に対して陽極tDCSを行うと，SEFの第一成分（N20m）は変化しないが，第二成分（P35m）および第三成分（P60m）は有意に増大することが明らかになった．また，S1に対して陽極tDCSを行うと，N20mおよびP35mは変化しないが，P60mのみ増大することが判明した（Clinical Neurophysiology, 2015）．これらの結果から，1mAの強度でM1およびS1に対して行った陽極tDCSは，体性感覚を刺激した際の脳活動にも影響を与えるほどの可塑的変化を誘導していることが明らかになった．
さらに，tDCS介入中の大脳皮質の酸素化ヘモグロビン濃度（O2Hb）変化も検討した．健常者を対象に，M1への1mAの陽極tDCSおよび陰極tDCSを20分間与えた．介入前および介入中のO2Hbを近赤外線分光イメージング法（NIRS）により計測した．今回，tDCS電極の直下の血流を捉えるため，50 mm×70 mmのtDCS電極にNIRSプローブ挿入用の直径5㎜の穴を8個あけたNIRS計測専用電極（電流密度：0.000299 mA/mm2）を作成し，これを刺激に用いた．関心領域は，刺激電極直下領域と，補足運動野（SMA）運動前野（PMC）としNIRSプローブを配置した．同時に，NIRSデータに影響するとされる頭皮血流（SBF）と心拍1拍毎の平均血圧（MAP），心拍数（HR）を計測した． 結果，M1への陽極tDCS介入中は，全ての関心領域でO2Hbの増加が認められた．一方，陰極tDCS介入中には全ての領域においてO2Hbの増減が認められなかった．これらのことから，陽極tDCS介入中に刺激側半球全体の血液量が増大している可能性が考えられた．

研究成果

• [雑誌論文] 経頭蓋直流電流刺激の効果的な介入方法の検討－電極貼付部位および電流強度の影響－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮口翔太，大西秀明，小島翔，菅原和広，桐本光，田巻弘之，山本智章
  • 雑誌名: 理学療法学 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Effect of transcranial direct current stimulation over the primary motor cortex on cerebral blood flow: A time course study using near-infrared spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takai H, Tsubaki A, SUgawara K, Miyaguchi S, Oyanagi K, Matsumoto T, Onishi H, Yamamoto N
  • 学会等名: The 42rd Annual Meeting of the International Society on Oxygen Transport to Tissue (ISOTT 2014)
  • 発表場所: London
  • 年月日: 2014-06-28 – 2014-07-03
• [学会発表] 一次運動野領域への経頭蓋直流電流刺激が電極直下および同側頭蓋内血流動態に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高井遥菜，椿淳裕，菅原和広，宮口翔太，小柳圭一，松本卓也， 大西秀明，山本智章
  • 学会等名: 第４９回日本理学療法学術大会
  • 発表場所: 神奈川
  • 年月日: 2014-05-30 – 2014-06-01