「Ｍ１における抑制機能をTMS/fNIRSを用いて探索」It searches for the suppressive function in moter area by using

Transcranial magnetic stimulation and functional near-infrared spectroscopy

○井上正雄 山口由衣，株式会社 島津製作所 産学官・プロジェクト推進室

戦略的イノベーション創出推進事業のためのワークショップ

「脳・神経等の疾患を対象とした安全なイメージングﾞ技術・開発」

指先運動に伴う左右のＭＩにおける抑制効果

• 運動は運動中枢と呼ばれる神経機構により制御されている。第一次運動野から脳幹と脊髄の運動ニューロンに投射する経路（錐体路）は随意運動に大きな役割を持つ。動物実験では、第一次運動野の微小電極刺激で生じた錐体細胞のインパルスは、下行し対側脊髄の介在ニューロンと運動ニューロンを興奮させるともに求心路を経由して運動中枢へ伝達される。（１）

• 我々は、左右の手指の随意運動を行なう場合と、一次運動野への経頭蓋磁気刺激法（ＴＭＳ：Transcranial magnetic stimulation ）を行った時に、対側側の神経活動に伴うヘモグロビンの変化量を近赤外光ｲﾒｰｼﾞﾝｸﾞ装置（ｆＮＩＲＳ： functional near-infrared spectroscopy ）を用いて計測した。

• 本計測により、左右の手指の運動の抑制や調整機能を対側の1次運動野において、どのような変化が生じるかを検討したので報告する。

Introduction

ヘモグロビンの吸収スペクトル

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

650 750 850 950

分子吸光係数

nm

deoxy Hb oxy Hb

近赤外光可視光

Optic Fiber for Illumination Optic Fiber for

detectors

Functional Optical Imager for REsearch

3000

ｆＮＩＲＳの測定原理

組織中の酸素化型ヘモグロビン（oxyHb)、脱酸素化型deoxyHb)の変化を計測します。

、

安全な近赤外光を用いて、大脳皮質の表面におけるヘモグロビンの変化を計測します、

ＴＭＳの測定原理

経頭蓋磁気刺激法は、外部から磁場与え、弱い電流を組織に誘起させニューロンを刺激し神経活動を誘発する非侵襲的な刺激呈示の方法である

、

ｆＮＩＲＳ/ＴＭＳの概要

780 805 830 nm

ＣＺ

Ｔ４ＴＭＳ

ＴＭＳ

M1へのＴＭＳ刺激 ｆＮＩＲＳのﾌﾟﾛｰﾌﾞ配置ＴＭＳ刺激

・ｆＮＩＲＳは、国際10-20法に基づいて頭部基準点を計測し、Ｔ４ファイバのＴ４に設定しＣＺの方向へ側頭用FLASHホルダを用いて、４×４のプローブを配置し、24チャンネルのOxy-Hb, Deoxy-Hb, Total-Hbの変化量を取得した。・ＴＭＳは、指先が微動する部位を探索して保持して磁気刺激を行った。

計測領域

30２０30

Rest Task Rest

被験者：健康な男性６名、女性2名の合計8名を被験者として同意書を得て計測を行なった。（全員右利き 平均年齢 46歳）

Ｒｅｓｔ ：モニター画面を見て1点注視した。Ｔａｓｋ ：ＴＭＳ（Ｔ）/3回 左右ﾗﾝﾀﾞﾑに各3回指タッピング 合計9試行実施。ＴＭＳ ：左側運動野にて、右手指の微動する位置を固定し刺激を行った。

ﾌﾞﾛｯｸﾃﾞｻﾞｲﾝ（秒）

Ｔｉｍｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ：ＳeaquenceRep.Rate :1ppsNumber of Trains: 3Pulses in Train : 20Inter Train Interval 60 secＡｍｐｌｉｔｕｄｅ ：50%～58％（閾上）

ＭａｇＶｅｎｙｕｒｅ製

Preliminary experiment

ＴＭＳ（Ｍ１ left） Leff finger tappngﾞ

・Ｂｏｎｆｅｒｏｎｅ Ｍｅｔｈｏｄ p<0.01を有意水準として検定を行ない、マッﾋﾟﾝｸﾞした。・外部からの磁気刺激においては、対側側のＭ１におけるOxy-Hbの増加が 右手指 タッピングの随意運動より大きく賦活した。

・左手指ﾀｯﾋﾟﾝｸﾞと右手指タッピングにおいて左右の調整に伴う賦活領域は異なる。

Ｔ検定によるﾏｯﾋﾟﾝｸﾞ

Right finger tapping

ＴＭＳ（Ｍ１ left）-left finger tappnngu

ＴＭＳ－左右のタッピング

ＴＭＳ（Ｍ１ left）- Right finger tapping（図Ｂ）

・Ｍ１左へのＴＭＳ刺激と右手指ﾀｯﾋﾟﾝｸﾞによる調整機能は、ＴＭＳの方が賦活領域が広いが、局在的にてＴＭＳより賦活する領域も存在する。 （図Ｂ）

・Ｍ１左へのＴＭＳ刺激は、右手指タッピングより賦活する（図Ａ

図Ａ （図Ｂ）

・ＴＭＳ刺激により運動ﾆｭｰﾛﾝが脊髄を経由し手指の運動へ伝達される。更に手指の末梢の感覚刺激から求心路を経由して運動中枢へ伝達されるが、体側の運動野に大きく賦活が見られ、どの段階で伝達されているのか特定できないが、いずれかの段階で体側側のＭ１へ伝達されることが示唆された。

・随意運動に比較してＴＭＳによる刺激は、体側側でも賦活が大きく領域が狭いことが示唆された。

・随意運動と外部刺激の関係が明確になれば、脳梗塞の患者の方への有効なリハビリテーションが確立していくものと推定する。

・今後、同側側でも同じ条件で計測し、比較検討を進める。

関連資料・照井直人「はじめの1歩のｲﾗｽﾄ生理学」・Yasushi Hada Ｎｅｕｒｏ Ｉｍｅｇｅ 32（2006） 1226－1230・Tkenori Akiyama Brain Topography 2006・ 網田,河野,石川,常石,清水: 近赤外光イメージング装置, Medical Now, Vol.54, pp.20-21, 2004

conclusion