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　神経電磁気生理学研究分野

教授 医博 中里 信和
助教 医博 神 一敬
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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。医学系研究科運動機能再建学分野教授（2010年2月着任）と，東北大学病院てんかん科科長（2010年3月科名変更）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したので，今回，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2001年までの英文原著論文）】

  1. Takeda H, Maruyama S, Yambe T, Nakasato N, Komiya A: Brain mapping method utilizing rapid cooling probe. I J Trans Phenomena 11: 147-163, 2009
  2. Yoshizaki N, Kawase T, Nakasato N, Kanno A, Okitsu T, Sunose H, Kobayashi T: Auditory evoked magnetic fields in children with functional hearing loss. Int J Pediatr Otorhinolaryngol 73: 1368-1372, 2009
  3. Ohtomo S, Nakasato N, Shimizu H, Seki S, Kanno A, Kumabe T, Tominaga T: Temporo-parietal theta activity correlates with misery perfusion in arterial occlusive disease. Clin Neurophysiol 120: 1227-1234, 2009
  4. Matsushita M, Nakasato N, Nakagawa H, Kanno A, Kaiho Y, Kawamorita N, Arai Y: Evoked magnetic fields as a tool to optimize therapeutic electrical stimulation of the sacral surface. J Clin Neurosci 16: 1330-1333, 2009
  5. Iwasaki M, Nakasato N, Suzuki H, Tominaga T: Endfolium sclerosis in temporal lobe epilepsy diagnosed preoperatively by 3-tesla magnetic resonance imaging. J Neurosurg 110: 1124-1126, 2009
  6. Kakisaka Y, Nakasato N, Haginoya K, Kanno A, Tsuchiya S: Sensorimotor seizures of pediatric onset with unusual posteriorly oriented rolandic spikes. Epilepsy Res 84: 153-158, 2009
  7. Matsushita M, Nakasato N, Nakagawa H, Kanno A, Kaiho Y, Arai Y: Primary somatosensory evoked magnetic fields elicited by sacral surface electrical stimulation. Neurosci Lett 431: 77-80, 2008
  8. Jin K, Nakasato N, Shamoto H, Kanno A, Itoyama Y, Tominaga T: Neuromagnetic localization of spike sources in perilesional, contralateral mirror, and ipsilateral remote areas in patients with cavernoma. Epilepsia 48: 2160-2166, 2007
  9. Salayev KA, Nakasato N, Ishitobi M, Shamoto H, Kanno A, Iinuma K: Spike orientation may predict epileptogenic side across cerebral sulci containing the estimated equivalent dipole. Clin Neurophysiol 117: 1836-1843, 2006
  10. Salayev KA, Nakasato N, Ishitobi M, Shamoto H, Kanno A, Tominaga T, Iinuma K: Evaluation of interhemispheric time difference by magnetoencephalography before and after total callosotomy. Two case reports. Neurol Med Chir (Tokyo) 46: 136-142, 2006
  11. Yoshida H, Kondo T, Nakasato N: Prediction of affected upper extremity function in hemiplegic patients after thalamic hemorrhage using somatosensory evoked magnetic fields. J Jpn Phys Ther Assoc 9: 9-15, 2006
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  13. Sasaki T, Kawase T, Nakasato N, Kanno A, Ogura M, Tominaga T, Kobayashi T: Neuromagnetic evaluation of binaural unmasking. Neuroimage 25: 684-689, 2005
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  15. Ishitobi M, Nakasato N, Yamamoto K, Iinuma K: Opercular to interhemispheric source distribution of benign rolandic spikes of childhood. Neuroimage 25: 417-423, 2005
  16. Seki S, Nakasato N, Ohtomo S, Kanno A, Shimizu H, Tominaga T: Neuromagnetic measurement of unilateral temporo-parietal theta rhythm in patients with internal carotid artery occlusive disease. Neuroimage 25: 502-510, 2005
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  18. Kumabe T, Nakasato N, Nagamatsu K, Tominaga T: Intraoperative localisation of the lip sensory area by somatosensory evoked potentials. J Clin Neurosci 12: 66-70, 2005
  19. Ishitobi M, Nakasato N, Yoshimoto T, Iinuma K: Abnormal primary somatosensory function in unilateral polymicrogyria: an MEG study. Brain Dev 27: 22-29, 2005
  20. Kanno A, Nakasato N, Nagamine Y, Tominaga T: Non-transcallosal ipsilateral area 3b responses to median nerve stimulus. J Clin Neurosci 11: 868-871, 2004
  21. Inoue T, Fujimura M, Kumabe T, Nakasato N, Higano S, Tominaga T: Combined three-dimensional anisotropy contrast imaging and magnetoencephalography guidance to preserve visual function in a patient with an occipital lobe tumor. Minim Invasive Neurosurg 47: 249-252, 2004
  22. Hashimoto I, Kakigi R, Nagamine T, Nakasato N, Shiraishi H, Watanabe Y: Draft guideline for clinical application of magnetoencephalography. Jpn J Clin Neurophysiol 32(4): suppl 21-43, 2004
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  26. Iwasaki M, Nakasato N, Shamoto H, Yoshimoto T: Focal magnetoencephalographic spikes in the superior temporal plane undetected by scalp EEG. J Clin Neurosci 10: 236-238, 2003
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  30. Nakasato N, Itoh H, Hatanaka K, Nakahara H, Kanno A, Yoshimoto T: Movement-related magnetic fields to tongue protrusion. Neuroimage 14: 924-935, 2001
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  33. Suzuki K, Okuda J, Otsuka Y, Sugawara A, Hatanaka K, Nakasato N, Kanno A, Yoshimoto T, Fujii T, Yamadori A: Judging semantic and episodic incongruity: a magnetoencephalographic study. Neuroreport 12: 195-199, 2001

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