今後、推進すべき脳科学研究について （ＢＭＩ）

H25 H26 H27 H28 H29 H30以降H24 目標

・脳卒中リハビリテーションの実用化

・全体重支持ロボット技術

・認知機能の回復と治療

・携帯型読み取り装置によるリハビリへの最適化

失われた機能の回復と治療

・上肢複合運動のリハビリへの発展

・超多チャンネル完全埋め込みシステムの開発

・完全埋め込みＢＭＩによる運動-コミュニケーション機能補償の実用化

機能回復・代替・補完

失われた機能の代償

・視覚イメージのデコーディング技術の確立

・ＢＭＩ学習の神経機構の解明

・次世代デコーディング技術（既製品ＢＭＩなど）の開発

・全身型ロボットのＢＭＩ制御

・脳-脳コミュニケーション・ＢＭＩニューロマーケティング

ＢＭＩ技術の実用化

・ＢＭＩ技術の民生応用の本格化

高次脳機能の解明

脳活動からこころへの因果関係を実証する意識研究

・情動-感情のデコーディッドニューロフィードバック法による制御

・因果律に基づく脳研究の確立

・デコーディッドニューロフィードバックによる認知・行動・学習の生起

精神・神経疾患等の革新的予防・治療法

デコーディッドニューロフィードバック技術による精神・神経疾患への応用

・デコーディッドニューロフィードバックと神経刺激の結合

・精神・神経疾患の病態の脳活動からのデコーディング技術

これまでの成果

・視覚認知学習の座の十分条件による解明

・頭皮脳波ＢＭＩに基づく手指伸展補助によるリハビリ技術

・デコーディッドニューロフィードバック技術による脳内機能誘導・学習の成功

・高性能デコーディング技術・埋め込み安定性確認・外骨格ロボットの実証

・fMRIからの視覚像再構成

・皮質脳波ＢＭＩによる義肢ロボットの長期安定制御

・精神疾患（うつ病・自閉症等）の治療開始

・中枢性慢性疼痛の治療開始

ＢＭＩ技術（ニューロフィードバック法）の

精神疾患治療への応用

昭和大学

加藤進昌・橋本龍一郎・中村元昭

DecNefrTMS

DecNefrTMS

神経回路の形態異常

機能効率や連関の異常

局所代謝・血流の異常

神経画像研究

精神科治療学

(adapted from Roffman JL et al.,Harv Rev Psychiatry 2006)

薬物療法

・3人に１人は抗うつ薬無効

・プラセボ効果

・持続的な侵襲性（副作用）

・発達障害の治療薬はない

認知行動療法

・意識下の認知や行動

パターンに限定

群間比較や相関分析に基づいたバイオマーカー候補 因果律に基づいたバイオマーカー創出の可能性

decoding

1

ニューロフィードバックの利点(Neurofeedback: NFB)

・MRI, N

IRS

, ER

P

など

・脳構造異常

・脳活動異常

・脳結合異常など

・相関観察に基づいた

バイオマーカーの提言

システム神経科学 NFB・バイオマーカーを

対象とした介入

・バイオマーカーの因果関係

を検証

・バイオマーカーの神経科学的

理解に立脚した治療

他の利点

・ 低侵襲性 （c.f. 薬物治療）

・ 意識を伴わない神経可塑性を利用 (Shibata et al., 2011, Science)

→要求される機能水準の閾値が低い可能性 （c.f. 認知行動療法） 2

(Zubieta, J.K. et al., Ann N Y Acad Sci. 2011)

プラセボ効果の生物学

暗示効果？ 期待効果？内発的なニューロモデュレーション？

3

反復性経頭蓋磁気刺激法（rTMS)

(Nakamura et al., In Preparation)

刺激部位を中心とした結合領域の灰白質拡散係数の低下

ニューロピル成分の増加？

抗うつ効果との関連性？

Decoding法との結合可能性（decoded neuromodulation）

Neuronavigation-guidedrTMS on left DLPFC

Responders

Non-Responders

直接操作型 BMI

4

NFBの精神疾患への適用 - １

局所脳活動の異常

統合失調症

うつ病 認知症

自閉症

Lennox et al (2000)

幻聴経験時の言語聴覚野の活動

Peters et al (2009)

短期記憶課題における前頭前野の活動低下

Pierce et al (2001)

Peluso et al (2009)

紡錘状回の顔表情に対する活動低下

顔表情認知における扁桃体の過剰活動

Patient NC

5

統合失調症

うつ病 認知症

自閉症

Camchong et al (2011)Klainhans et al (2008)

Frodl et al (2010) Wang et al (2006)

デフォルト・モード・ネットワークの結合低下

Patient NC

顔認知課題における紡錘状回との結合低下

Patient NC

顔認知課題における前頭眼窩野との結合低下

NC > Patient

安静時における右海馬との結合低下

NC > Patient

NFBの精神疾患への適用 - 2脳結合の異常

6

自閉症スペクトラム障害(ASD)への応用

新しい治療法の必要性

１． 確立された介入方法なし

c.f. 薬物療法 × 認知行動療法 △

２．ターゲットとなる物質不明

c.f. 統合失調症（ドーパミン） うつ病（セロトニン）

３．罹患率の上昇

- 2.64 % (韓国での調査、7 – 12 才の児童 55266人

Kim et al., 2011, American Journal of Psychiatry)

7

2011年12月15日夕刊

日本経済新聞

2010年8月25日朝刊

朝日新聞

2010年4月16日朝刊中日/東京新聞

AERA（アエラ）2012年3月19日号 8

烏山病院発達障害外来

2008年6月専門外来設置ＨＰアップロード

2009年5月担当医師2名

2010年5月担当医師4名

9

「発達障害外来の診断結果（総計708名）」

42%42%（2008.7～2010.7）

10

昭和大学 発達障害・視線追跡研究（１）（大阪大学北澤教授・中野講師との共同研究）

Nakano et al. : Proc Biol Sci 277: 2935-2943, 2010.ASDの視線の独特さについて

Nakano et al. : Proc Biol Sci 277: 1027-1030, 2010.Slit viewingによる動画追跡は苦手

Nakano et al. : Neuropsychologia 49: 2784-2790, 2011.まばたきの同期の欠如（対人同期の障害）

Nakano et al. : Neuropsychologia 50: 696-703, 2012.Haptic-to visual shape matchingは優秀

（触覚による形態認知の優位性）11

昭和大学 発達障害・脳画像研究（２）これまでの業績

ASDの選択的注意のfMRI研究 (Neuroimage in press)

成人ASDのカルテ調査

成人ASDの質問紙調査

ASDの流動性知能のfMRI研究

ASDの眼窩前頭皮質の形態MRI研究

（Yamada et al., under review)

(Watanabe et al., in preparation)

成人ASDの高い言語知能

12

(IQ)

P=0.008

P=0.014

P=0.008

P=0.009

WAIS-IIIP=0.000

13

アイ・トラッカー視線計測機 EyeTracker T60

成人健常者 アスペルガー

Nakano et al: Proc.R.Soc.B.,2010 14

少年１ 少年２

少年１：「会いに行こうか。」

成人健常群 アスペルガー症候群

成人健常群 自閉症群0

20

40

60

80

100

注視

率(%

)

少年１少年2

アスペルガー症候群15

少年２：「どうやって？」

少年１ 少年２

成人健常群 アスペルガー症候群

成人健常群 自閉症群0

20

40

60

80

100

注視

率(%

)

少年１

少年2

アスペルガー症候群 16

大脳皮質正中内側部構造(CMS)の活動とASDの自己像の表象

自己参照課題 (fMRI)

健常対照者例

自己像の表象に関わる領域Cortical Midline Structure (CMS)

Northoff et al (2006)

ASD当事者

例

・ ASD19 (F=4)名、NC12(F=2)名

・ 例：「あなたはあなた自身のことを

せっかちな人だと思いますか？」

→ Yes/No 二択のボタン押しで反応NFBを用いてCMSの自己像の表象を

強化することができるか？

(Hashimoto et al. in progress)

中部CMSの活動

の明らかな低下

P < 0.001(多重比較補正なし)

17

ASDの安静時脳活動における機能的結合障害

・ 成人ASD 50(F=7)名、健常対照群 50(F=7)名

・ 空間的独立成分分析(GIFT) を用いた

デフォルト・モード・ネットワーク（DMN)の同定

・ 群間比較： NC > ASD

・ 相関解析： AQ スコア（負の相関）

NFBを用いたDMNの結合強化は可能か？

(Itahashi et al. in progress)

後部帯状回の結合低下

上内側前頭前野の結合低下

P < 0.05 (多重比較補正後)

18

まとめ今後の進展

・ NFB適用対象となる疾患・症状の特定

・ 従来型治療法（e.g. 薬物治療・認知行動療法）との役割分担

・ 直接操作型BMI (e.g. TMS)とのコンビネーションの開発

・ 神経倫理学的課題の整備 （無意識・心理への侵襲性）

・ 治験の推進

・ 共同研究体制の構築

- 技術開発グループと臨床グループとの提携

- 将来的に臨床現場に近い環境でNFBを実装

- 臨床試験への取り組み19