生物学的根拠に基づく白質可塑性画像マーカーの開発

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本研究は、実験的リハビリテーションとして運動学習訓練や非侵襲脳刺激を実施し、誘導される脳の可塑的変化を測定するMR画像マーカーを開発することであった。拡散テンソルイメージング解析やvoxel-based morphometryなどの先端的なMRI解析は、脳機能障害患者の病態や回復過程を評価する方法として期待されている。一方、人の脳構造や脳機能には個人差があり、リハビリテーションを施行しても十分な効果が得られないケースが存在する。この問題の解決には、リハビリテーションの効果に影響する脳構造や脳機能の個人差を正確に評価し、患者ひとりひとりに合わせたオーダーメイド・リハビリテーション法を開発する必要があると考えた。そこで本研究では、脳可塑性のMR画像マーカーとして先端的な神経イメージング法であるdiffusion spectrum imagingを臨床用に開発した。この手法は、従来の拡散MRIと異なり、その計測に強い拡散傾斜磁場（high b-value）を適用することで細胞内の情報を抽出する試みである。特に白質神経において、神経軸索径や髄鞘密度の解析に有用と考えられている。開発した本手法は、運動学習訓練などの学習の前後に適用することで、神経回路の可塑性を細胞レベル（軸索径、髄鞘密度、神経線維の方向）で評価できると考えられる。また非侵襲脳刺激の個人差を同定するために、脳機能と非侵襲脳刺激による行動の変化の相関関係を評価した。その結果、暗算課題において、脳機能の半球間優位性が高いほど、非侵襲脳刺激の効果が高いことが示唆された。将来的には、本研究で開発したdiffusion spectrum imagingを用いて脳可塑的変化の個人差を計測し、さらに個々の脳の状態に合わせた非侵襲脳刺激を与えることで、患者ひとりひとりの状態に即したオーダーメイド・リハビリテーションが可能になると考えられる。