fNIRSによる脳損傷サルの運動関連領野モニタリング
脳損傷回復過程のおける神経回路の変容をモニタリングすることは、リハビリテーションの方法論の確立のために重要である。装置のウェアラブル化が可能なfNIRSはこの用途に適している。我々は、ヒトに近い遺伝学的・解剖学的特徴をもつ霊長類であるマカクザルに対して運動麻痺を残す脳卒中を模して内包後脚損傷を誘導し、その回復前後での手指運動時の運動関連領野の機能性脳血流変化の計測可否を検討した。サル頭蓋骨表面にプローブ着脱用ソケットを造設し、7.5mm間隔で27チャンネルを配置して両半球の運動関連領野を130ms毎で計測した。計測実験では、サルは約20秒おきにエサを左右交互に片手で食餌し、各実験で左右それぞれ...
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| Published in | Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering Vol. Annual56; no. Abstract; p. S184 |
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| Main Authors | , , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
| Published |
公益社団法人 日本生体医工学会
2018
Japanese Society for Medical and Biological Engineering |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1347-443X 1881-4379 |
| DOI | 10.11239/jsmbe.Annual56.S184 |
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| Abstract | 脳損傷回復過程のおける神経回路の変容をモニタリングすることは、リハビリテーションの方法論の確立のために重要である。装置のウェアラブル化が可能なfNIRSはこの用途に適している。我々は、ヒトに近い遺伝学的・解剖学的特徴をもつ霊長類であるマカクザルに対して運動麻痺を残す脳卒中を模して内包後脚損傷を誘導し、その回復前後での手指運動時の運動関連領野の機能性脳血流変化の計測可否を検討した。サル頭蓋骨表面にプローブ着脱用ソケットを造設し、7.5mm間隔で27チャンネルを配置して両半球の運動関連領野を130ms毎で計測した。計測実験では、サルは約20秒おきにエサを左右交互に片手で食餌し、各実験で左右それぞれ75回繰り返した。エサ皿の前のレーザーセンサーによりエサ取り時刻と所要時間を同時に記録した。エサ取り動作に伴い、多くのチャンネルでオキシヘモグロビン増大とデオキシヘモグロビン減少が見られ、振幅・時間波形の違いから機能領野が弁別できた。特に左右手指で振幅が有意に異なった部位は解剖学上のHand knobによく一致した。脳損傷回復後の結果では、これに加えて、損傷側のみで対側手使用時に運動前野の賦活が見られ、こM1損傷回復での神経再構築の知見(Murata, 2015)との整合性が示された。以上は覚醒・無拘束のサルの運動関連領野の賦活変容のモニタリングへのシステムの有効性を示すものである。 |
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| AbstractList | 脳損傷回復過程のおける神経回路の変容をモニタリングすることは、リハビリテーションの方法論の確立のために重要である。装置のウェアラブル化が可能なfNIRSはこの用途に適している。我々は、ヒトに近い遺伝学的・解剖学的特徴をもつ霊長類であるマカクザルに対して運動麻痺を残す脳卒中を模して内包後脚損傷を誘導し、その回復前後での手指運動時の運動関連領野の機能性脳血流変化の計測可否を検討した。サル頭蓋骨表面にプローブ着脱用ソケットを造設し、7.5mm間隔で27チャンネルを配置して両半球の運動関連領野を130ms毎で計測した。計測実験では、サルは約20秒おきにエサを左右交互に片手で食餌し、各実験で左右それぞれ75回繰り返した。エサ皿の前のレーザーセンサーによりエサ取り時刻と所要時間を同時に記録した。エサ取り動作に伴い、多くのチャンネルでオキシヘモグロビン増大とデオキシヘモグロビン減少が見られ、振幅・時間波形の違いから機能領野が弁別できた。特に左右手指で振幅が有意に異なった部位は解剖学上のHand knobによく一致した。脳損傷回復後の結果では、これに加えて、損傷側のみで対側手使用時に運動前野の賦活が見られ、こM1損傷回復での神経再構築の知見(Murata, 2015)との整合性が示された。以上は覚醒・無拘束のサルの運動関連領野の賦活変容のモニタリングへのシステムの有効性を示すものである。 Monitoring plastic change in nerve system during functional recovery from brain damage is important for establishing evidence-based rehabilitation methodology. Developing an fNIRS system with originally designed fNIRS optodes on the skull surface, the cerebral activation during macaque monkey's food retrieval by using alternated left and right hand was measured. Associating with the food retrieval, simultaneous increase in oxygenated hemoglobin and decrease in deoxygenated hemoglobin in both hemispheres were observed. Conducting the paired t-test on the hemodynamic difference between left vs right hand use, statistically significant regions were well localized at M1 area in both hemispheres. After the functional recovery from a brain damage in internal capsule, the ipsilesional premotor area showed additional activation during contralateral hand use. This finding coincides with a previous study using PET (Murata, 2015). The developed system allows for the accurate and stable monitoring of activity changes in the motor-related areas of unrestrained, awake macaque monkeys. 脳損傷回復過程のおける神経回路の変容をモニタリングすることは、リハビリテーションの方法論の確立のために重要である。装置のウェアラブル化が可能なfNIRSはこの用途に適している。我々は、ヒトに近い遺伝学的・解剖学的特徴をもつ霊長類であるマカクザルに対して運動麻痺を残す脳卒中を模して内包後脚損傷を誘導し、その回復前後での手指運動時の運動関連領野の機能性脳血流変化の計測可否を検討した。サル頭蓋骨表面にプローブ着脱用ソケットを造設し、7.5mm間隔で27チャンネルを配置して両半球の運動関連領野を130ms毎で計測した。計測実験では、サルは約20秒おきにエサを左右交互に片手で食餌し、各実験で左右それぞれ75回繰り返した。エサ皿の前のレーザーセンサーによりエサ取り時刻と所要時間を同時に記録した。エサ取り動作に伴い、多くのチャンネルでオキシヘモグロビン増大とデオキシヘモグロビン減少が見られ、振幅・時間波形の違いから機能領野が弁別できた。特に左右手指で振幅が有意に異なった部位は解剖学上のHand knobによく一致した。脳損傷回復後の結果では、これに加えて、損傷側のみで対側手使用時に運動前野の賦活が見られ、こM1損傷回復での神経再構築の知見(Murata, 2015)との整合性が示された。以上は覚醒・無拘束のサルの運動関連領野の賦活変容のモニタリングへのシステムの有効性を示すものである。 |
| Author | 加藤, 準平 肥後, 範行 山田, 亨 川口, 拓之 松田, 圭司 |
| Author_FL | 加藤 準平 HIGO NORIYUKI YAMADA TORU KAWAGUCHI HIROSHI MATSUDA KEIJI |
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| DBID | RYH |
| DOI | 10.11239/jsmbe.Annual56.S184 |
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| Discipline | Engineering |
| DocumentTitleAlternate | fNIRS monitoring for functional activity in motor cortex of lesioned monkey |
| DocumentTitle_FL | fNIRS monitoring for functional activity in motor cortex of lesioned monkey |
| EISSN | 1881-4379 |
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| ISSN | 1347-443X |
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| Issue | Abstract |
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| PublicationTitle | Transactions of Japanese Society for Medical and Biological Engineering |
| PublicationTitleAlternate | 生体医工学 |
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| PublicationYear | 2018 |
| Publisher | 公益社団法人 日本生体医工学会 Japanese Society for Medical and Biological Engineering |
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| Title | fNIRSによる脳損傷サルの運動関連領野モニタリング |
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