東北大学加齢医学研究所 加齢医学研究拠点 | Institute of Development, Aging and Cancer, Tohoku University

研究活動

スマート・エイジング国際共同研究センター 神経電磁気生理学分野

教授 医博 中里 信和
准教授 医博 神 一敬
講師 医博 柿坂 庸介
助教 リハビリテーション心理学博士 藤川 真由
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【研究室の紹介】

 当分野は2010年5月,スマート・エイジング国際共同研究センター研究開発部門の中に新設されました。医学系研究科てんかん学分野教授と,東北大学病院てんかん科科長とを兼任する中里の出身教室は,東北大学医学部脳神経外科です。てんかん診療に加えて,1987年から脳磁図の装置開発・基礎研究・臨床応用研究をライフワークとしております。加齢医学研究所のメンバーとして研究を継続できることを光栄に存じております。

 従来,脳の電気活動を調べる方法は脳波(EEG)しかありませんでした。電極を貼るだけで比較的簡便な検査法ですが,頭部の導電率不均一性の問題(=電気を流しにくい頭蓋骨や電気を流しやすい脳脊髄液などの複雑に入り組んだ構造)の影響で信号がゆがめられ,信号源推定の精度が低下する弱点がありました。一方,脳磁図(MEG)では,このゆがみが無視できるほど小さいという利点があります。MEGはきわめて微弱ですが,超伝導技術の発達で検出できるようになったのです(図1)。EEGがあわせもつ高い時間分解能に加えて,MEGでは信号源の位置計算の精度が高く,脳機能マッピングに適しています。両者を組み合わせて解析する方法は,私たちの得意とする分野です(図2)。

 歴史において東北大学は,本川弘一先生(元学長)が戦前よりEEG研究を行い,日本の脳波学発祥の地と呼ばれています。加えて私たちは1987年からMEG研究を開始し,1998年には第11回国際生体磁気学会を,2007年には第1回国際臨床脳磁図学会を開催し,世界のMEG研究をリードしています。新分野ですので,医学のみならず,理工系研究者との連携も重視しています(図3)。

【現在の研究内容】

 身体のほとんど部位は脳と神経で結ばれています。手足や顔の皮膚や粘膜の刺激は大脳の体性感覚野に到達します。逆に大脳の運動野の命令は四肢や頭部の筋肉を動かします。こうした脳の働きをMEGは正確に診断することができます。私たちは,物を見る(視覚),味を感じる(味覚),音を聞く(聴覚)などの脳の働きも,MEGによって明らかにしてきました。言葉を理解する機能もMEGで調べることができます。病気としては,てんかんの原因となる異常な電気活動や,脳梗塞になる前の異常な電気活動を,MEGは教えてくれます。

 薬で発作が抑制できない難治性てんかんでは,外科手術が功を奏する場合が少なくありません。切除術の前に頭蓋内に電極を数週間留置する検査を行う場合がありますが,この際には脳表の電気信号を直接記録できる機会を得ますので,さまざまなタスクを与えながら,手術計画に必要な脳の機能の詳細なマッピングを行います(図4)

 さらには,診断目的で脳表を直接電気刺激する方法も,副産物としての大きな研究成果をもたらします。さらに,頭皮上から磁気で刺激する方法も組み合わせ,従来の電気生理学の概念を大幅に拡大した中枢神経の「電磁気生理学」の概念を確立したいと考えています。

図1
図1: 脳波と脳磁図の同時計測の様子(広南病院)
図2
図2:てんかん性異常波における脳波と脳磁図による信号源解析
図3
図3:EMEG Club
川島隆太教授の研究室と合同で,脳波(EEG)と脳磁図(EMEG)に関する勉強会を毎週開催しています。顔ぶれは多彩で,医学部や加齢医学研究所のスタッフや学生だけでなく,歯学部・工学部・民間企業などからも参加者があります。
図4
図4:頭蓋内電極を用いた言語機能検査
てんかんの患者さんを治療するために,検査目的で脳の表面に電極を留置した時の検査です。物品呼称・漢字読み・仮名読みのそれぞれで脳の電気活動の周波数分布をみると,左側頭葉底面では漢字読みで80-120 Hzの活動が強くみられます(Tanji K, et al. 2005)。

【参考文献(現在から2015年までの英文原著論文)】

  1. Osawa SI, Iwasaki M, Suzuki H, Nakasato N, Tominaga T: Occult dual pathology in mesial temporal lobe epilepsy. Neurol Sci 2015
  2. Iwasaki M, Uematsu M, Hino-Fukuyo N, Osawa SI, Shimoda Y, Jin K, Nakasato N, Tominaga T: Clinical profiles for seizure remission and developmental gains after total corpus callosotomy. Brain Dev 2015 (in press)
  3. Fujikawa M, Kishimoto Y, Kakisaka Y, Jin K, Kato K, Iwasaki M, Nakasato N: Obsessive-compulsive behavior induced by levetiracetam. J Child Neurol 30: 942-944, 2015
  4. Iwasaki M, Uematsu M, Hino-Fukuyo N, Osawa S, Shimoda Y, Jin K, Nakasato N, Tominaga T: Clinical profiles for seizure remission and developmental gains after total corpus callosotomy. Brain Dev 2015 (in press).
  5. Kakisaka Y, Jin K, Kato K, Iwasaki M, Nakasato N: Seizure freedom after lamotorigine rash: a peculiar phenomenon in epilepsy. Int Med 53: 2521-2522, 2014
  6. Kato K, Jin K, Itabashi H, Iwasaki M, Kakisaka Y, Aoki M, Nakasato N: Earlier tachycardia onset in right than left mesial temporal lobe seizures. Neurology 83: 1232-1236, 2014
  7. Usubuchi H, Kawase T, Kanno A, Yahata I, Miyazaki H, Nakasato N, Kawashima R, Katori Y: Effects of contralateral noise on the 20-Hz auditory steady state response - magnetoencephalography study. PLoS ONE 9(6): e99457, 2014
  8. Itabashi H, Jin K, Iwasaki M, Okumura E, Kanno A, Kato K, Tominaga T, Kawashima R,Nakasato N: Electro- and magneto-encephalographic spike source localization of small focal cortical dysplasia in the dorsal peri-rolandic region. Clin Neurophysiol 125: 2358-2363, 2014
  9. Kakisaka Y, Fujikawa M, Kaneko S, Nakasato N: Prolonged depersonalization/derealization-like symptom after migraine headache: a case report. Neurol Sci 35: 1483-1484, 2014
  10. Jin K, Nakasato N: Long-cherished dreams for epileptologists and clinical neurophysiologists: Automatic seizure detection in long-term scalp EEG. Clin Neurophysiol 125:1289-1290, 2014
  11. Kakisaka Y, Jin K, Kato K, Iwasaki M, Nakasato N: Temporal intermittent rhythmic delta activity and abdominal migraine. Neurol Sci 35: 627-628, 2014
  12. Shiraishi H, Haginoya K, Nakagawa E, Saitoh S, Kaneko Y, Nakasato N, Chan D, Otsubo H: Magnetoencephalography localizing spike sources of atypical benign partial epilepsy. Brain Dev 36:21-27, 2014
  13. Haginoya K, Uematsu M, Munakata M, Kakisaka Y, Kikuchi A, Nakayama T, Hino-Fukuyo N, Tsuburaya R, Kitamura T, Sato-Shirai I, Abe Y, Matsumoto Y, Wakusawa K, Kobayashi T, Ishitobi M, Togashi N, Iwasaki M, Nakasato N, Iinuma K: The usefulness of subtraction ictal SPECT and ictal near-infrared spectroscopic topography in patients with West syndrome. Brain Dev 35: 887-893, 2013
  14. Kawase T, Kanno A, Takata Y, Nakasato N, Kawashima R, Kobayashi T: Positive auditory cortical responses in patients with absent brainstem response. Clin Neurophysiol. 125: 148-153, 2014
  15. Kumabe T, Sato K, Iwasaki M, Shibahara I, Kawaguchi T, Saito R, Kanamori M, Yamashita Y, Sonoda Y, Iizuka O, Suzuki K, Nagamatsu K, Seki S, Nakasato N, Tominaga T. Summary of 15 years experience of awake surgeries for neuroepithelial tumors in Tohoku university. Neurol Med Chir (Tokyo). 53: 455-466, 2013
  16. Okumura E, Iwasaki M, Sakuraba R, Itabashi I, Osawa SI, Jin K, Itabashi H, Kato K, Kanno A, Tominaga T, Nakasato N: Time-varying inter-hemispheric coherence during corpus callosotomy. Clin Neurophysiol 124: 2091-2100, 2013
  17. Osawa S, Iwasaki M, Hosaka R, Matsuzaka Y, Tomita H, Ishizuka T, Sugano E, Okumura E, Yawo H, Nakasato N, Tominaga T, Mushiake H: Optogenetically induced seizure and the longitudinal hippocampal network dynamics. PLoS One. 10;8(4):e60928, 2013
  18. Iwasaki, M, Uematsu M, Nakayama T, Hino-Fukuyo N, Sato Y, Kobayashi T, Haginoya K, Osawa S, Jin K, Nakasato N, Tominaga T: Parental satisfaction and seizure outcome after corpus callosotomy in patients with infantile or early childhood onset epilepsy. Seizure. 22:303-305, 2013
  19. Shibahara I, Osawa SI, Kon H, Morita T, Nakasato N, Tominaga T, Narita N: Increase in the number of patients with seizures following the Great East-Japan Earthquake. Epilepsia 54: e49-52, 2013
  20. Nakasato N: Does measurement of event-related gamma-augmentation replace electrical stimulation via intracranial electrodes? Clin Neurophysiol 124: 829-830, 2013
  21. Iwasaki M, Uematsu M, Sato Y, Nakayama T, Haginoya K, Osawa S, Itabashi H, Jin K, Nakasato N, Tominaga T: Complete remission of seizures after corpus callosotomy. J Neurosurg Pediatr 10: 7-13. 2012
  22. Tanji K, Iwasaki M, Nakasato N, Suzuki K: Face specific broadband electrocorticographic spectral power change in the rhinal cortex. Neurosci Lett 515: 66-70. 2012
  23. Park HM, Nakasato N, Tominaga T: Localization of abnormal discharges causing insular epilepsy by magnetoencephalography. Tohoku J Exp Med 226: 207-211, 2012
  24. Takata Y, Kawase T, Nakasato N, Kanno A, Kobayashi T: Auditory evoked magnetic fields in patients with absent brainstem responses due to auditory neuropathy with optic atrophy. Clin Neurophysiol 123: 985-992, 2012
  25. Kawase T, Maki A, Kanno A, Nakasato N, Sato M, Kobayashi T: Contralateral white noise attenuates 40-Hz auditory steady-state fields but not N100m in auditory evoked fields. Neuroimage 59: 1037-1042, 2012 (PMID: 21945467)
    Iwasaki M, Nakasato N, Kakisaka Y, Kanno A, Uematsu M, Haginoya K, Tominaga T: Lateralization of interictal spikes after corpus callosotomy. Clin Neurophysiol. 122: 2121-2127, 2011
  26. Takada S, Iwasaki M, Suzuki H, Nakasato N, Kumabe T, Tominaga T: Angiocentric glioma and surrounding cortical dysplasia manifesting as intractable frontal lobe epilepsy--case report. Neurol Med Chir (Tokyo). 51: 522-526, 2011
  27. Kakisaka Y, Iwasaki M, Haginoya K, Kanno A, Tsuchiya S, Nakasato N: Somatotopic distribution of peri-rolandic spikes may predict prognosis in pediatric-onset epilepsy with sensorimotor seizures. Clin Neurophysiol. 122: 869-873, 2011
  28. Nakasato N: Point-to-point projection from muscle afferent to area 4 cortex. Clin Neurophysiol 122: 438-439, 2011
  29. Uematsu M, Haginoya K, Togashi N, Hino-Fukuyo N, Nakayama T, Kikuchi A, Abe Y, Wakusawa K, Matsumoto Y, Kakisaka Y, Kobayashi T, Hirose M, Yokoyama H, Iinuma K, Iwasaki M, Nakasato N, Kaneta T, Akasaka M, Kamei A, Tsuchiya S: Unique discrepancy between cerebral blood flow and glucose metabolism in hemimegalencephaly. Epilepsy Res 92: 201-208, 2010

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