感覚麻痺モデルサルを用いたクローズドループ刺激法による体性感覚機能再建法の開発

使用感觉麻痹模型猴开发闭环刺激体感功能重建方法

基本信息

批准号：
21K11259
负责人：
横山修
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、上肢体性感覚情報を欠損させた感覚障害モデルサルに対して、リアルタイムの運動関連情報に基づいて脳を刺激することによって、運動機能を回復させる方法の開発を目指している。当該年度は、新たに1頭のサルの脊髄後根切断手術（リゾトミー）を実施し、それによって引き起こされた脳活動の変化を検討した。切断手術後、末梢（手指）への電気刺激に対する大脳一次体性感覚野の応答が減弱したことによって、末梢感覚情報の中枢神経系への入力が損なわれたことを確認した。また、切断手術後は、上肢を動かせるものの到達運動は素早く滑らかではなくなり、レバーを把持する手指運動も下手になったことから、感覚機能だけでなく運動機能も障害されたことが示された。手術によって、運動課題遂行中の筋活動も著しく減弱した。一方で、末梢からの入力が減少したにも関わらず、運動開始直前に、一次体性感覚野および一次運動野の高ガンマ活動が増大した。この活動増大が運動機能の低下に関連している可能性が考えられるため、運動機能を再建するための戦略として、運動開始前のタイミングでそれらの脳部位を刺激することが有用であると考えられる。次のステップとしてリアルタイムの運動情報（一次運動野の活動または出力された力の大きさ）に応じて一次体性感覚野を刺激するクローズドループ刺激法を行うために、入力された信号の大きさに応じて異なる強度と頻度で電気刺激信号を出力するソフトウェアとハードウェアのセットアップに着手した。

本研究旨在开发一种通过基于实时运动相关信息刺激大脑来恢复缺乏上肢体感信息的感觉障碍模型猴的运动功能的方法。今年，我们对一只猴子进行了新的脊柱背根横断手术（神经根切断术），并检查了手术引起的大脑活动的变化。截肢手术后，初级体感皮层对外周（手指）电刺激的反应减弱，从而损害了外周感觉信息向中枢神经系统的输入。此外，截肢手术后，患者的上肢能够活动，但伸手动作不再快速流畅，手指抓握杠杆的动作也很差，这表明他的感觉功能和运动功能都受到了影响。功能受损。手术还显着减少了运动任务期间的肌肉活动。另一方面，尽管外周输入减少，但初级体感和运动皮层的高伽马活性在运动开始前立即增加。由于这种活动的增加可能与运动功能的下降有关，因此我们认为在运动开始之前刺激这些大脑区域作为重建运动功能的策略是有用的。下一步是执行闭环刺激方法，根据实时运动信息（初级运动皮层的活动或输出力的大小）刺激初级体感皮层。根据情况输出不同强度和频率的电刺激信号。