直流電流による両側半球二重刺激法を用いたヒトの運動関連領野の可塑的機能変化の誘導

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25350631
• 研究機関: 新潟医療福祉大学
• 研究代表者: 桐本 光 新潟医療福祉大学, 医療技術学部, 教授 (40406260)
• 研究分担者: 鈴木 誠 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (80554302)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 経頭蓋直流電流刺激 / 巧緻動作

研究実績の概要

頭皮上に設置した電極から流れる微弱な直流電流が，頭蓋骨を通過し，電極直下の興奮性が変化する．これは，経頭蓋直流電流刺激（tDCS）と呼ばれ，非侵襲的な脳機能の探索ツールとしてばかりでなく，様々な中枢神経系疾患患者の治療にも使用されている．
一般的にtDCSでは，陽極（陰極）刺激の場合，陰極（陽）電極は対側前額部に設置される．これは，この部位からの同側または対側M1に対する直接投射がないことから，陽極（陰極）電極直下の興奮性にほぼ影響を及ぼさない基準電極としての位置に適しているからである．一方，脳卒中患者に対して病側半球に陽極電極を，非病側半球に陰極電極を設置して両側半球を同時に刺激するtDCS（Dual-tDCS）による運動機能回復効果は，従来の一側半球に対するtDCS（Uni-tDCS）より高いと報告されて以来，新たな電極設置モンタージュとして注目を集めている．
本研究最終年度では，非利き手による視標追跡描円課題の精度における改善効果は，従来型片側半球tDCSより，近年注目されている両側半球tDCSの方が優れているのか否かを検証した．14名の右利き健常成人被験者がtDCS前後に非利き手である左手で視標追跡描円課題を行い，その前後の課題遂行精度を比較した．tDCSは，右M1陽極－左M1陰極刺激（Dual-tDCS），右M1陽極－左前額部陰極刺激（Uni-tDCS），Sham-tDCSの3条件とした．逸脱した運動の指標であるX，Y，Z方向の加速度スペクトル和はSingle-tDCS条件においてのみ，それぞれ有意に減少した．シークエンス・タッピング課題や二点弁別課題におけるDual-tDCSの優位性を示す先行研究とは異なる結果を示した．視覚刺激処理過程を含む上肢巧緻動作の精度向上には，必ずしもDual-tDCSが優れているとは限らないことが示唆された．

研究成果

• [雑誌論文] Transcranial static magnetic field stimulation - new non-invasive brain stimulation tool (2016)
  • 著者名/発表者名: Kirimoto H, Tamaki H, Onishi H
  • 雑誌名: The Journal of Physical Fitness and Sports Medicine 巻: in publishing ページ: in publishing
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Do differences in levels, types, and duration of muscle contraction have an effect on the degree of post-exercise depression? (2016)
  • 著者名/発表者名: Miyaguchi S, Kojima S, Kirimoto H, Tamaki H, Onishi H
  • 雑誌名: Frontiers in human neuroscience 巻: doi ページ: doi
  • DOI: doi.org/10.3389/fnhum.2016.00159
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of range and angular velocity of passive movement on somatosensory evoked magnetic fields (2016)
  • 著者名/発表者名: Sugawara K, Onishi H, Yamashiro K, Kojima S, Miyaguchi S, Kotan S, Kirimoto H, Tsubaki A, Tamaki H, Shirozu H, Kameyama S
  • 雑誌名: Brain Topography 巻: in publishing ページ: in publishing
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Modulation of Cortical Inhibitory Circuits after Cathodal Transcranial Direct Current Stimulation over the Primary Motor Cortex (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki R, Miyaguchi S, Kotan S, Kojima S, Kirimoto H, Onishi H
  • 雑誌名: Frontiers in human neuroscience 巻: doi ページ: doi
  • DOI: doi.org/10.3389/fnhum.2016.00030
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Plasticity of human motor associate and primary sensorimotor cortices induced by tDCS (2015)
  • 著者名/発表者名: Kirimoto H, Miyaguchi S, TamakiH, Suzuki M, Sugawara K, Matsumoto T, Onishi H
  • 雑誌名: Advances in Exercise and Sports Physiology 巻: 21(3) ページ: 47-52
  • 謝辞記載あり
• [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: 42(3) ページ: 213-219
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] キーボードでの単語入力課題が同側一次運動野の皮質内抑制機能に及ぼす影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本卓也，桐本光，宮口翔太，大西秀明，田巻弘之
  • 雑誌名: 臨床神経生理学 巻: 43(2) ページ: 70-78
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of cathodal transcranial direct current stimulation to primary somatosensory cortex on short-latency afferent inhibition (2015)
  • 著者名/発表者名: Kojima S, Onishi H, Miyaguchi S, Kotan S, Sugawara K, Kirimoto H, Tamaki H
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 26(11) ページ: 634-637
  • DOI: doi: 10.1097/WNR.0000000000000402
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of electrical stimulation-induced muscle force and streptomycin treatment on muscle and trabecular bone mass in early-stage disuse musculoskeletal atrophy (2015)
  • 著者名/発表者名: Tamaki H, Yotani K, Ogita F, Sugawara K, Kirimoto H, Onishi H, Kasuga N, Yamamoto N
  • 雑誌名: Journal of Musculoskeletal & Neuronal Interactions 巻: 15（3） ページ: 270-278
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The effect of anodal transcranial direct current stimulation over the primary motor or somatosensory cortices on somatosensory evoked magnetic fields (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugawara K, Onishi H, Yamashiro K, Kojima S, Miyaguchi S, Kirimoto H, Tsubaki A, Tamaki H, Shirozu H, Kameyama S
  • 雑誌名: Clinical Neurophysiology 巻: 126(1) ページ: 60-67
  • DOI: doi: 10.1016/j.clinph.2014.04.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Time course of change in movement structure during learning of goal-directed movement (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki M, Kirimoto H, Sugawara K, Kasahara Y, Kawaguchi T, Ishizaka I, Yamada S, Matsunaga A, Fukuda M, Onishi H
  • 雑誌名: Journal of Medical and Biological Engineering 巻: 35(1) ページ: 113-124
  • DOI: doi 10.1007/s40846-015-0012-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 桐本光，浅尾章彦，小山龍一郎，田巻弘之，大西秀明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 桐本光，浅尾章彦，小山龍一郎，田巻弘之，大西秀明
  • 学会等名: 第46回日本臨床神経生理学会学術大会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-29
• [学会発表] Modulation of somatosensory evoked potentials after transcranial static magnetic field stimulation over primary and supplementary motor cortices (2015)
  • 著者名/発表者名: Kirimoto H, Tamaki H, Onishi H
  • 学会等名: Neuroscience
  • 発表場所: Chicago, USA
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会