脳律動変調技術の開発とそれに基づく認知機能の向上

近年，脳の神経細胞の同期的活動を反映した神経律動と知覚や認知等の機能の関連が示唆されている．外的な電気刺激により脳活動を変調し，行動の変容を観察する研究が行われる一方で，電気刺激の脳活動における効果は分散が大きいことが指摘されている．本研究課題では，経頭蓋交流電流刺激（tACS）により非侵襲的に神経律動の変調を図った際の脳磁界計測（MEG）データから，様々な神経律動成分への影響を調べることで電流刺激効果の個人差の背景にあるメカニズムを探索的に調べることを目的とした．初年度に，経頭蓋交流電流刺激（tACS）デバイスに由来するノイズやアーチファクトの大幅な低減に成功し，tACS-MEGの同時計測系を開発した．二年目にはデータの取得を終了し，当該年度は主に解析に従事した．10 Hz程度のアルファ周波数帯域には後頭のアルファ波，側頭のタウ波，頭頂のミュー波など複数の成分が存在する．周波数解能における分解能を高めることにより，それら複数の律動成分を周波数・空間特性を元に分離した．その結果，それぞれの成分の周波数順序は被験者間で一貫していることを見いだした．さらに，交流電流刺激の刺激周波数が律動成分の周波数よりわずかに遅いときは神経律動振幅が増加するのに対し，わずかに速いときには振幅を減少することを示唆した．本研究成果は，tACSによる神経律動変調はスパイクタイミング依存的可塑性の枠組みで解釈可能であることを示唆した．現在，国際的専門誌への投稿に向け原稿筆中である．

近年，脳の神経細胞の同期的活動を反映した神経律動と知覚や認知等の機能の関連が示唆されている．外的な電気刺激により脳活動を変調し，行動の変容を観察する研究が行われる一方で，電気刺激の脳活動における効果は分散が大きいことが指摘されている．本研究課題では，経頭蓋交流電流刺激（tACS）により非侵襲的に神経律動の変調を図った際の脳磁界計測（MEG）データから，様々な神経律動成分への影響を調べることで電流刺激効果の個人差の背景にあるメカニズムを探索的に調べることを目的とした．初年度に，経頭蓋交流電流刺激（tACS）デバイスに由来するノイズやアーチファクトの大幅な低減に成功し，tACS-MEGの同時計測系を開発した．二年目にはデータの取得を終了し，当該年度は主に解析に従事した．10 Hz程度のアルファ周波数帯域には後頭のアルファ波，側頭のタウ波，頭頂のミュー波など複数の成分が存在する．周波数解能における分解能を高めることにより，それら複数の律動成分を周波数・空間特性を元に分離した．その結果，それぞれの成分の周波数順序は被験者間で一貫していることを見いだした．さらに，交流電流刺激の刺激周波数が律動成分の周波数よりわずかに遅いときは神経律動振幅が増加するのに対し，わずかに速いときには振幅を減少することを示唆した．本研究成果は，tACSによる神経律動変調はスパイクタイミング依存的可塑性の枠組みで解釈可能であることを示唆した．現在，国際的専門誌への投稿に向け原稿筆中である．