Visualization of sharpened senses through structure, function and network analysis of the cerebellum

通过小脑的结构、功能和网络分析实现敏锐感官的可视化

基本信息

批准号：
20K20621
负责人：
大西秀明
金额：
$ 16.47万
依托单位：
Niigata University of Health and Welfare
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題では「小脳は皮膚上を物体が移動する感覚を符号化し，“研ぎ澄まされた感覚”に寄与している」という仮説を立て，この仮説を証明することを目的としている．上記の目的を達成するため，第一段階として2020年度にMRIシールドルーム内で使用することができる擦刺激装置を開発し（プロトタイプ），2021年度にMRIシールドルーム内での稼働を確認し，予備的にfMRIの計測を開始した．しかし，計測時にモーターが不安定になるなどの支障をきたしたため，2021年度から2022年度にかけてプロトタイプの改良に取り組み，2022年度後半に安定して計測できる擦刺激装置が完成した（完成品）．完成品ができるまでの間，2021年度から2022年度前半にかけては，健常成人を対象にして既存の触圧覚刺激装置を利用して動的触圧覚刺激時における脳活動を計測・解析した．この刺激装置は，単純に点字様のピン列が突出するだけであるが，ミリ秒単位で複数のピンを制御できる．ここでは5ミリ秒間４本のピン列を突出させた後にピンを下げ，同時に隣のピン列を5ミリ秒突出させるという刺激を4列繰り返す刺激パターン生成して動的触圧覚刺激として扱った．この刺激により被験者はピンが指先で動いているように感じる．動的触圧覚刺激時の皮質活動を解析した結果，動的職圧覚刺激時には対側半球の一次体性感覚野（S1）だけでなく，対側半球の後頭頂皮質や小脳などの広範囲で活動が認められた．これらの結果を踏まえ，2022年度後半からは完成した擦刺激装置を利用して，擦刺激時の脳活動の計測を開始している．現時点で18名の健常成人（非アスリート）の計測を終えている．

该研究项目的目的是提出一个假设，即“小脑编码物体在皮肤上移动的感觉并有助于“敏锐的感觉”，并证明这一假设。为了实现上述目标，第一步，我们将在2020年开发出可用于MRI屏蔽室的摩擦刺激装置（样机），并于2021年确认其在MRI屏蔽室中的运行，并准备初步的研究成果。我们开始功能磁共振成像测量。但在测量过程中出现了电机不稳定等问题，因此我们从2021年到2022年致力于改进原型，并在2022年下半年完成了可以稳定测量测量的摩擦刺激装置（成品）。直到成品完成，从2021年到2022年上半年，我们使用现有的触觉压力刺激装置测量和分析了健康成年人在动态触觉压力刺激过程中的大脑活动。该刺激器只有一排突出的类似盲文的引脚，但它可以在几毫秒内控制多个引脚。在这里，我们生成了一个刺激模式，其中四排针被投射 5 毫秒，然后针被降低，同时下一行针被投射 5 毫秒，这种刺激模式重复四行并被视为动态触觉压力刺激。这种刺激使受试者感觉好像有一根大头针在他们的指尖上移动。通过分析动态触觉压力刺激期间的皮层活动，我们发现，在动态触觉压力刺激期间，活动不仅发生在对侧半球的初级体感皮层（S1），而且还发生在广泛的区域，例如识别出对侧半球的后顶叶皮质和小脑。基于这些结果，我们将于 2022 年下半年开始使用完成的摩擦刺激装置测量摩擦刺激期间的大脑活动。目前，已完成对18名健康成年人（非运动员）的测量。

项目成果

期刊论文数量（10）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

刺激様式の異なる反復的機械的触覚刺激が一次体性感覚野の抑制作用および二点識別覚に及ぼす影響

不同刺激方式重复机械触觉刺激对初级体感皮层及两点辨别感抑制作用的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
日本古生物学会;西　弘嗣（分担執筆）;渡邉拓，小島翔，大鶴直史，大西秀明
通讯作者：
渡邉拓，小島翔，大鶴直史，大西秀明

小脳への経頭蓋ランダムノイズ刺激による脳活動と運動学習の関連性

小脑经颅随机噪声刺激引起的大脑活动与运动学习之间的关系

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Matsumoto Yuki;Nakamura Shota;栗田昌和;川上紗輝，犬飼康人，五十嵐眸実，神居寧，宮口翔太，大鶴直史，大西秀明
通讯作者：
川上紗輝，犬飼康人，五十嵐眸実，神居寧，宮口翔太，大鶴直史，大西秀明

Transcranial direct current stimulation and transcranial random noise stimulation over the cerebellum differentially affect the cerebellum and primary motor cortex pathway

小脑经颅直流电刺激和经颅随机噪声刺激对小脑和初级运动皮层通路的影响不同

DOI：
10.1016/j.jocn.2022.04.003
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Clinical Neuroscience
影响因子：
2
作者：
Kawakami Saki;Inukai Yasuto;Ikarashi Hitomi;Watanabe Hiraku;Miyaguchi Shota;Otsuru Naofumi;Onishi Hideaki
通讯作者：
Onishi Hideaki

運動機能医科学研究所

运动功能医学科学研究所

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

小脳および補足運動野への経頭蓋交流電流刺激が両手運動課題の成績に与える効果

小脑和辅助运动区经颅交流电刺激对双手运动任务表现的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kaihara Kenta;Nakagawa Shuji;Arai Yuji;Inoue Hiroaki;Tsuchida Shinji;Fujii Yuta;Kamada Yoichiro;Kishida Tsunao;Mazda Osam;Takahashi Kenji;加藤浩;宮口翔太，三本柊士，犬飼康人，大鶴直史，大西秀明
通讯作者：
宮口翔太，三本柊士，犬飼康人，大鶴直史，大西秀明