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2016 年度 実績報告書

微小電極と頭蓋内脳波の同時記録による病的および生理的脳活動の検出

研究課題

研究課題/領域番号 26462221
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 國井 尚人  東京大学, 医学部附属病院, 助教 (80713940)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードsingle neuron recording / epilepsy / brain / human / electroencephalography / intracranial electrode / intracranial EEG / epilepsy surgery
研究実績の概要

本研究は、微小電極と従来の頭蓋内脳波を同時に計測することで、てんかんに代表される病的脳活動および言語・視覚認知に代表される生理的脳活動をより正確に検出し、病的および生理的脳活動の基盤となる機構を明らかにすることを目的とするものである。
これまでに、てんかん患者の外科治療目的で頭蓋内に電極を留置する際に、カスタムメイドの微小電極・頭蓋内脳波同時記録用のハイブリッド電極を作成、留置し、てんかん発作時や課題負荷時における神経活動の計測を行ってきた。
今年度は、顔面運動領域に留置したハイブリッド電極によって記録した、発声に関連した単一ニューロン活動を解析した。電極は微小針電極30極(長さ1.4mm~3.0mm)と円盤状電極2極からなるものである。合計14個のニューロンから活動電位が記録できた。測定された神経活動を特徴量としたデコーディングを sparse logistic regression 解析を用いて施行したところ、従来型の電極を用いた場合よりも高い母音識別精度が得られた。
本研究は、病的・生理的な神経活動の解析対象をマクロの脳波レベルからミクロの単一ニューロンレベルまで拡大し解析する点に特徴がある。特にヒトにおける微小電極・頭蓋内脳波の同時記録は、日本では初めてのものである。解析対象をミクロ側に拡大することで、これまで捉えられなかった神経活動が明らかとなり、てんかんの病態や生理的脳活動の基盤への理解をさらに深められる可能性が期待できた。臨床に直結する側面としては、てんかん焦点診断の質や外科治療成績を向上させ、機能マッピングの精度を高める可能性が期待でき、将来的には、埋め込み型のneuromodulation therapyとして、てんかん以外の脳神経疾患の治療や、障害者支援機器としてのブレイン・マシン・インターフェースの開発にも発展する可能性が示唆された。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Long-term outcome and neuroradiologic changes after multiple hippocampal transection combined with multiple subpial transection or lesionectomy for temporal lobe epilepsy2016

    • 著者名/発表者名
      Usami, K. Kubota, M. Kawai, K. Kunii, N. Matsuo, T. Ibayashi, K. Takahashi, M. Kamada, K. Momose, T. Aoki, S. Saito, N.
    • 雑誌名

      Epilepsia

      巻: 57 ページ: 931-940

    • DOI

      10.1111/epi.13374

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of vagus nerve stimulation on neural adaptation in thalamo-cortical system in rats2016

    • 著者名/発表者名
      Shiramatsu, T. I. Hitsuyu, R. Ibayashi, K. Kanzaki, R. Kawai, K. Takahashi, H.
    • 雑誌名

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc

      巻: 2016 ページ: 1834-1837

    • DOI

      10.1109/EMBC.2016.7591076

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Machine Learning of DTI Structural Brain Connectomes for Lateralization of Temporal Lobe Epilepsy2016

    • 著者名/発表者名
      Kamiya, K. Amemiya, S. Suzuki, Y. Kunii, N. Kawai, K. Mori, H. Kunimatsu, A. Saito, N. Aoki, S. Ohtomo, K.
    • 雑誌名

      Magn Reson Med Sci

      巻: 15 ページ: 121-129

    • DOI

      10.2463/mrms.2015-0027

    • 査読あり
  • [学会発表] Decoding articulation by neuronal spike frequency and power spectrum recorded from human face motor cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Ibayashi K, Matsuo T, Kunii N, Ishishita Y, Shimada S, Kawai K, Saito N
    • 学会等名
      北米神経科学会
    • 発表場所
      San Diego Convention Center (San Diego, California, USA)
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Decoding articulation by neuronal spike frequency and power spectrum recorded from human face motor cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Ibayashi K, Matsuo T, Kunii N, Ishishita Y, Shimada S, Kawai K, Saito N
    • 学会等名
      Human Single Unit Meeting
    • 発表場所
      Beckman Institute, California Institute of Technology (Pasadena, California, USA)
    • 年月日
      2016-11-10 – 2016-11-10
    • 国際学会
  • [学会発表] 新型ハイブリッド型電極を用いたヒト顔面運動野の神経活動計測と平仮名調音のデコーディング2016

    • 著者名/発表者名
      井林賢志、國井尚人、松尾健、石下洋平、嶋田勢二郞、川合謙介、斉藤延人
    • 学会等名
      第3回 脳神経外科BMI懇話会
    • 発表場所
      旭川医科大学研究棟1階小講堂 (北海道、旭川市)
    • 年月日
      2016-10-15 – 2016-10-15
  • [学会発表] Decoding articulation of Japanese alphabet by unit firing pattern and power spectrum obtained from the human face motor cortex2016

    • 著者名/発表者名
      Ibayashi K, Matsuo T, Kunii N, Ishishita Y, Shimada S, Kawai K, Saito N
    • 学会等名
      第39回日本神経科学大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜 (神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2016-07-20 – 2016-07-20

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公開日: 2018-01-16  

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