経頭蓋磁気刺激を用いた背景脳波活動の位相リセットが認知反応課題の遂行に及ぼす影響

使用经颅磁刺激对背景脑电图活动进行相位重置对认知反应任务表现的影响

• 批准号: 15700395
• 负责人: 山中 健太郎
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700395/
• 关键词: 脳波; 位相同期; 知覚の成立; 反応遂行; 経頭蓋磁気刺激

近年、大脳皮質領域上で記録される脳波の位相同期(phase-synchronization)が、知覚の成立および反応の遂行と深い関わりがあることが示唆されている(Varela et al. 2001)。本研究は、ヒトの認知反応課題遂行と脳波(EEG)の位相同期の関係を明らかにすること、および、EEGの位相同期(あるいは脱同期)を経頭蓋磁気刺激(TMS)によって外的に制御することで課題遂行のパフォーマンスに影響がみられるかを検討すること、を目的とした。そこでまず、多チャンネル脳波計で測定した脳波から、独立成分分析を用いて瞬目・眼球運動による成分を除去した後、周波数帯域ごとに振幅成分と位相成分に分解し、(1)振幅成分が事象に関連して変化するか、(2)位相成分が事象に関連して同期・脱同期するか、(3)電極間「位相差」が事象に関連して同期・脱同期するか、を評価しマップ化するシステムを作成した(ここまで平成15年度分)。この脳波同期度マッピングシステムにより、(1)ノイズによる視覚認知機能向上と視覚野と運動野の電極間「位相差」の同期度上昇が関連すること、(2)わずかに異なる周波数の聴覚刺激を左右の耳に別々に入力したときの「うなり」(binaural beat)知覚と左右聴覚皮質を含む広範囲の電極間「位相差」の同期度上昇が関連すること、を確認した。これらは知覚の成立と脳波の同期・脱同期現象に関連があることを示唆するものであった。また、最も簡単な認知反応課題であるGo/NoGo課題遂行中の脳波を同期度マッピングシステムにより解析した結果、視覚刺激提示のみと比較して、前頭部を含む広範囲で電極間α-β帯域の脳波の「位相差」の同期度が上昇することが確認された。一方、同じGo/NoGo課題遂行中に前頭部にTMSを行うとGo試行の反応が遅れ、NoGo試行における間違い反応が増加することも確認した。これは、本研究の仮説によく一致する結果で、TMSにより脳波の位相リセットが生じたことの影響かもしれないが、今後さらに詳細な検証が必要である。

In recent years, large 脳 で record cortical areas さ れ る の 脳 wave phase during the same period (phase synchronization が, know 覚 の established お よ び anti 応 の carries out deep と い masato わ り が あ る こ と が in stopping さ れ て い る (Varela et al. 2001). は, this study ヒ ト の cognitive anti 応 subject carries out と 脳 wave (EEG) の phase during the same period の masato を and Ming ら か に す る こ と, お よ び, EEG の phase during the same period (あ る い は off during the same period) を 経 epicranium 気 magnetic stimulation (TMS) に よ っ て に system outside the royal す る こ と で subject carries out の パ フ ォ ー マ ン ス に influence が み ら れ る か を beg す 検 る こ と, を Objective: と た. そ こ で ま ず, multiple チ ャ ン ネ ル 脳 wave meter で determination し た 脳 wave か ら を, independent component analysis with い て blink, eye movement に よ る composition を remove し た, cycle number after 帯 domain ご と に amplitude component と phase composition に decomposition し, (1) the amplitude component が things like に masato even し て variations change す る か, (2) phase composition が things like に masato even し て in the same period, take off in the same period す る か "phase shift", (3) electrodes が things like に masato even し て in the same period, take off in the same period す る か, を 価 し マ ッ プ change す る シ ス テ ム を made し た (こ こ ま で pp.47-53 15 year points). こ の 脳 wave period degrees マ ッ ピ ン グ シ ス テ ム に よ り, (1) ノ イ ズ に よ る recognizing the upward と 覚 cognitive mechanism 覚 wild と movement field "phase shift" の の electrodes during the same period increased が masato even す る こ と, (2) わ ず か に different な る cycle for の hearing about stimulus を の ear に don't 々 に し into force た と き の "う な り" (binaural Beat) know 覚 と about hearing cortex を containing む hiroo van 囲 "phase shift" の の electrodes during the same period increased が masato even す る こ と, を confirm し た. The れら れら is aware that the 覚 <e:1> is related to the と脳 wave <e:1> simultaneity and dissimultaneity phenomenon に, and the がある とを とを とを とを suggests that the する <s:1> であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった であった is instigated by する と脳 であった であった であった. ま た, most も Jane 単 な cognitive anti 応 subject で あ る Go/NoGo subject carries out の 脳 wave を degrees over the same マ ッ ピ ン グ シ ス テ ム に よ り parsing し, 覚 stimulation of た results suggest の み と compare し て, former head を む hiroo van 囲 で electrodes alpha beta 帯 domain の 脳 wave の rising degree of the same period "phase shift" の が す る こ と が confirm さ れ た. Side, with じ Go/NoGo subject carries out に former head に TMS を line う と Go try out の anti 応 が 遅 れ, NoGo trial に お け る breach between い anti 応 が raised plus す る こ と も confirm し た. こ れ は, this study の 仮 said に よ く consistent す る results で, TMS に よ り の 脳 wave phase リ セ ッ ト が raw じ た こ と の influence か も し れ な い が, future さ ら に detailed な 検 card が necessary で あ る.

项目成果

Gamma-band long-range phase synchronization during binaural auditory beat perception

双耳听觉节拍感知期间的伽玛波段远程相位同步

• 发表时间: 2004
• 期刊: Society for Neuroscience Abstracts 34
• 作者: Yamanka K. et al.

Kitajo K., Yamanaka K.et al.: "Behavioral stochastic resonance is associated with large-scale synchronization of human brain activity."Proceedings of 1st SIAM Conference on Life Sciences. (印刷中)(予定). (2004)

Kitajo K.、Yamanaka K. 等人：“行为随机共振与人类大脑活动的大规模同步有关。”第一届 SIAM 生命科学会议论文集（正在出版）（计划中）。