てんかん・機能的神経外科分野

脳深部電極による局所フィールド電位記録(DBS LFP)

脳深部刺激療法 (Deep Brain Stimulation)は、パーキンソン病、本態性・症候性振戦、ジストニアなどの不随意運動障害を改善するために開発された外科的治療法です。脳の深部(視床、淡蒼球、視床下核など)に電極を留置し、刺激発生装置から電気刺激を行うことにより、運動機能症状を軽減します。脳深部刺激療法の検査の一環として、私達は深部電極から局所フィールド電位 (Local field potential)を記録し、ヒトの脳深部領域の神経細胞群の活動を評価しています。脳深部領域を対象とした過去の研究では、運動機能との関係に主な焦点が当てられており、記憶や言語といった認知処理に対する脳深部領域の役割はあまり注目されていませんでした。脳深部領域の局所フィールド電位記録と脳機能イメージング法および心理課題の結果を総合的に検討することで、私達は多角的なアプローチからヒトの認知処理を支える脳深部領域の機能の解明を試みています。 この研究を通して、運動機能の症状改善だけでなく、認知機能への影響も考慮に入れた安全で最善の治療効果が得られる脳深部刺激療法を開発しています。

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光トポグラフィを用いた脳卒中患者の神経特性解析とリハビリへの応用

光トポグラフィとは、微弱な近赤外線を頭皮に当てることで脳活動に伴って変化する血流(血中ヘモグロビン濃度)を計測する脳機能イメージング装置です。このような脳活動計測方法を近赤外線分光法(near-infrared spectroscopy: NIRS)と呼びます。光トポグラフィは他の脳機能イメージング装置と比較して小型であり、ベッドサイドでの脳活動計測も可能です。さらには運動中の脳活動計測にも適していることなどから、近年リハビリテーション分野などへの臨床応用が盛んに試みられています。

私たちは、急性期の脳卒中に伴う麻痺患者を対象として、光トポグラフィによる脳活動計測を行っています。この研究では、これまでのリハビリテーションに関する研究で着目されてこなかった患者間の個人差(患者個人の「クセ」)を、神経活動から簡易的に定量化することを目指しています。具体的には、それぞれの患者さんが得意とする「注意の向け方」(例えば、運動中に自分の身体情報に注意を向けることが得意か、あるいは環境情報に注意を向けることが得意か)に伴う脳活動の個人差を調べ、その際の運動パフォーマンスとの関係を評価しています。本研究の一連の成果は既に特許出願もしており(特願 2015-256090号)、それぞれの患者さんに合ったリハビリテーション(テイラーメードリハビリテーション)、より安全で最善の脳機能回復を目指した方法の提案に向けて研究を進めています。

このようなリハビリテーション訓練効果を促進する、注意の向け方の個人差に関わる神経基盤も明らかになりつつあります。光トポグラフィを用いて健常若年者・健常高齢者・急性期脳卒中患者の前頭前野活動を計測したところ、左前頭前野(具体的には、左背外側前頭前野・左前頭極と呼ばれる領域)の活動の強さは、より高い訓練効果が得られる個々人の最適な注意の向け方と関連することが明らかとなりました。以上の認知-運動機能連関の個人差に関わる神経基盤の発見について 第40回日本神経科学大会 にて発表し、ジュニア研究者ポスター賞を受賞しました。今回、運動中の最適な注意の向け方に関わる神経基盤が示されたことで、その個人差を客観的に判別することが可能となりました。今後は、このような脳活動に基づく個人差判別を応用し、テイラーメードなリハビリテーション訓練手法の提案につなげていきます。

  • *第40回日本神経科学大会 ジュニア研究者ポスター賞
  • 受賞者後藤 彩(自治医科大学 脳機能研究部門,芝浦工業大学 システム理工)
  • 共著者櫻田 武(自治医科大学 脳機能研究部門,自治医科大学 脳神経外科)
  • 手塚 正幸(自治医科大学 脳神経外科)
  • 中嶋 剛(自治医科大学 脳神経外科,自治医科大学附属病院 リハビリテーションセンター)
  • 森田 光哉(自治医科大学 神経内科,自治医科大学附属病院 リハビリテーションセンター)
  • 山本 紳一郎(芝浦工業大学 システム理工)
  • 平井 真洋(自治医科大学 脳機能研究部門)
  • 川合 謙介(自治医科大学 脳神経外科)
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