神経因性疼痛と非神経因性疼痛における体性感覚野の可塑的変化

J Neurosci. 2012 Oct 24;32(43):14874-84. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1733-12.2012.

Pain and plasticity: is chronic pain always associated with somatosensory cortex activity and reorganization?

Gustin SM1, Peck CC, Cheney LB, Macey PM, Murray GM, Henderson LA.

Author information

Abstract

The somatosensory cortex remodels in response to sensory deprivation, with regions deprived of input invaded by neighboring representations. The degree of cortical reorganization is correlated with ongoing pain intensity, which has led to the assumption that chronic pain conditions are invariably associated with somatosensory cortex reorganization. Because the presentation and etiology of chronic pain vary, we determined whether cortical changes in human subjects are similar for differing pain types. Using functional and anatomical magnetic resonance imaging, we found that, while human patients with neuropathic pain displayed cortical reorganization and changes in somatosensory cortex activity, patients with non-neuropathic chronic pain did not. Furthermore, cortical reorganization in neuropathic pain patients was associated with changes in regional anatomy. These data, by showing that pain per se is not associated with cortical plasticity, suggest that treatments aimed at reversing cortical reorganization should only be considered for use in patients with certain types of chronic pain.

体性感覚皮質において、感覚入力が減衰した領域は、周辺の表象（領域）により侵入されるという適応的な変化が生じる。この皮質の変化の程度は、継続する痛みの強さと相関しており、このことは、慢性疼痛は常に体性感覚皮質の再構築を生じさせるだろうという仮説を導かせる。しかしながら、慢性疼痛の症状や原因は多岐にわたるため、痛みの種類により皮質の再構築が異なるのかどうかをヒトの被験者に対して調べた。我々は、機能的、構造的MRIを用いて、神経因性疼痛を有する被験者では皮質の再構築や体性感覚皮質の活動パターンの変化が見られ、非神経因性疼痛ではそのような変化が見られないことを示した。さらに、痛みの種類により皮質の変化が必ずしも生じないことにより、皮質の再構築を目指す治療法は、ある種のタイプ疼痛（例えば神経因性疼痛）を有する患者に対してのみ効果が見られることを示唆している。

久しぶりの更新です。

今回の研究は、神経因性と非神経因性でS1の体性感覚地図の変化がどのように異なるのか？ということを調べた研究です。最近、腰痛（back pain）や肩こり（shoulder pain）に鏡療法などの中枢性疼痛に対する治療法が効果があるのかどうかが疑問に思っていたんで、参考になりました。やはり、神経に損傷がある場合とそうでない場合に一次体性感覚野の感覚地図の再構成に差が見られたことは、両者に対するアプローチは違うぽいですね。

CRPS患者におけるNeglect-like symptoms

J Pain Symptom Manage. 1999 Sep;18(3):213-7.

Neglect-like symptoms in complex regional pain syndrome: results of a self-administered survey.

Galer BS1, Jensen M.

Author information

Abstract

Reflex sympathetic dystrophy (RSD), recently reclassified as a complex regional pain syndrome, type I (CRPS-I), is best known for its disabling sensory symptoms, including pain, allodynia, and abnormal skin temperature. Yet, motor dysfunction is common in CRPS and can result in major disability. In addition to weakness of the involved limb, CRPS patients may develop symptoms akin to a neurological neglect-like syndrome, whereby the limb may feel foreign ("cognitive neglect") and directed mental and visual attention is needed to move the limb ("motor neglect"). Members of the patient support group, the Reflex Sympathetic Dystrophy Syndrome Association (RSDSA), were mailed a questionnaire inserted in their newsletter which inquired about the presence of these neglect-like symptoms; in addition, a separate medical history questionnaire was included to assess adequate documentation for the diagnosis of CRPS. A total of 242 patients returned the questionnaire but only 224 of the questionnaires were analyzed; 15 were excluded due to inadequate documentation of CRPS and 3 were excluded due to non-limb involvement. Eighty-four percent (84%) of these respondents endorsed the presence of at least one neglect symptom and 47% indicated they had both "cognitive" and "motor" neglect symptoms. Of interest, approximately 33% of respondents spontaneously wrote comments regarding the significant disability due to these neglect symptoms and the difficulty explaining these unusual symptoms to their health care providers and family. This patient survey confirms the presence of neglect-like symptoms in a subset of CRPS patients. Neglect-like symptoms need to be addressed and validated by health care providers.

この論文は、CRPS患者での運動問題を初めて質問紙調査を行った研究。

この論文でのCRPS患者に行った質問。

当てはまる以下の項目にチェックをつけてください。

①痛みのある患肢は、注意を向けなければ動かない。（motor neglect）

②痛みのある患肢は、体の一部のように感じない。 (cognitive neglect)

③痛みのある患肢を思い通りに動かそうとするときは、全力で注意を向けなければならない。 (motor neglect)

④痛みのある患肢は、時々動かそうとしてないないのに勝手に動く。(motor neglect)

⑤痛みのある患肢は、壊死してしまったように感じる。(cognitive neglect)

（結果）

質問４の２２４名のCRPS患者の回答

◯８４％　４問中１問でも該当すると答えた患者数　

◯４７％　②と③両方の項目で該当すると答えた患者

◯６０％　②が該当すると答えた患者　

◯５６％　③が該当すると答えた患者

◯４２％　①が該当すると答えた患者

◯３９％　⑤が該当すると答えた患者

◯６８％　④に該当すると答えた患者

かなりの数のCRPS患者が運動的側面にも問題があることを訴えていることが明らかになった。

　

CRPSと運動イメージ

Pain. 2004 Mar;108(1-2):192-8.

Graded motor imagery is effective for long-standing complex regional pain syndrome: a randomised controlled trial.

Moseley GL.

Department of Physiotherapy, The University of Queensland and Royal Brisbane and Women's Hospital, Herston, 4029 Brisbane, Qld, Australia. 

Abstract

Complex regional pain syndrome type 1 (CRPS1) involves cortical abnormalities similar to those observed in phantom pain and after stroke. In those groups, treatment is aimed at activation of cortical networks that subserve the affected limb, for example mirror therapy. However, mirror therapy is not effective for chronic CRPS1, possibly because movement of the limb evokes intolerable pain. It was hypothesised that preceding mirror therapy with activation of cortical networks without limb movement would reduce pain and swelling in patients with chronic CRPS1. Thirteen chronic CRPS1 patients were randomly allocated to a motor imagery program (MIP) or to ongoing management. The MIP consisted of two weeks each of a hand laterality recognition task, imagined hand movements and mirror therapy. After 12 weeks, the control group was crossed-over to MIP. There was a main effect of treatment group (F(1, 11) = 57, P < 0.01) and an effect size of approximately 25 points on the Neuropathic pain scale. The number needed to treat for a 50% reduction in NPS score was approximately 2. The effect of treatment was replicated in the crossed-over control subjects. The results uphold the hypothesis that a MIP initially not involving limb movement is effective for CRPS1 and support the involvement of cortical abnormalities in the development of this disorder. Although the mechanisms of effect of the MIP are not clear, possible explanations are sequential activation of cortical pre-motor and motor networks, or sustained and focussed attention on the affected limb, or both.

日本語抄録

複合性局所疼痛症候群１型（CRPS type I: Complex Regional Pain Syndrome）は、幻肢痛や脳卒中後に生じる大脳皮質の異常な可塑的変化が生じる。これらの疾患群では、治療の目標として症状のある四肢の制御に関わる大脳皮質ネットワークを、例えば、鏡療法などで賦活させることとなる。しかしながら、鏡療法は、慢性CRPS type1に対して効果が見られない事がわかっており、その理由として、症状のある四肢を動かすと、非常に強い痛みを生じさせるからである。そのため、運動を伴わずに症状のある四肢の制御に関わる脳領域を賦活させることができれば、CRPS1の患者において痛みを軽減させることが出来るのではという仮説をたてた。１３名の慢性期CRPS１患者を、運動イメージプログラム（MIP）と通常のプログラム（コントロール群）に無作為に割り当てた。MIPは、手左右判別課題、手運動イメージ、そして鏡療法をそれぞれ２週間ずつ行う。１２週間後、コントロール群もMIPを行った。結果は、治療介入法で主効果が見られ、Neuropathic Pain Scale (NPS)で効果量が２５点までであった。NPSで５０％の痛み軽減を生じさせるのは、〜２点である。治療効果は、コントロール群の治療介入をMIPに変えても同様　の効果が得られた。この結果は、実運動を含まないMIPは、CRPS1に効果があるという仮説を支持する結果であった。MIPの痛み軽減機序は不明であるが、運動前野と運動野を含む運動制御ネットワークの賦活、症状のある四肢への注意を向けた効果のどちらか、または両者が原因と考えられる。

CRPSに対する治療プログラムの開発に取り組んでいるオーストラリアのグループからの研究です。この筆者は、今も精力的にこのプログラムの開発に取り組んでいて、最近はこのプログラムで症状の改善が見られなかった症例を集めいていました。確かに、CRPSに痛みのある四肢の運動を行わせることは、痛みを増悪させてしまうことが多いように思います。

身体所有感と一人称視点の自分の手

Neuropsychologia. 2011 Dec;49(14):3946-55. 

Mirror-view reverses somatoparaphrenia: dissociation between first- and third-person perspectives on body ownership.

Fotopoulou A1, Jenkinson PM, Tsakiris M, Haggard P, Rudd A, Kopelman MD.

• 1Institute of Psychiatry, King's College London, UK. a.fotopoulou@kcl.ac.uk

Abstract

Right-hemisphere stroke can lead to the somatoparaphrenic delusion that parts of one's own body belong to someone else. To our knowledge, no previous study has experimentally assessed the sense of body part ownership in somatoparaphrenic patients when they see the body from a third-person perspective, as in a mirror. In alternating trials, we provided either direct first-person perspective vision of the arms, or indirect third-person perspective vision via a mirror in the frontal plane. We tested body ownership in these conditions in five patients with right-hemisphere lesions with left hemiplegia and neglect, including two patients with this somatoparaphrenic delusion. The somatoparaphrenic patients systematically attributed the ownership of their left plegic hands to someone else in direct view, but showed a statistically significant increase in ownership of the left hand inmirror view trials, as compared with the three control patients. Depending on the view offered (mirror or direct), judgements of ownership and disownership of the same limb could alternate within a few seconds. The patients did not particularly remark on these dramatic and repeated alterations between ownership and disownership. Conditions of direct- and mirror-view with simultaneous touch of the hand by the experimenter showed the same patterns of results as conditions without touch. This study provides the first experimental evidence that limb disownership can be altered using self-observation in a mirror, and in turn suggests dissociation between first- and third-person visual perspectives on the body. Furthermore, the fact that reinstatement of ownership by third-person perspective did not permanently abolish somatoparaphrenia suggests that the subjective sense of body ownership remained dominated by an impaired first-person representation of the body that could not be updated, nor integrated with other signals. More generally, our findings suggest that a neural network involving the perisylvian areas of the right hemisphere may be necessary for the integration of multiple representations of one's body and for a higher order re-representation of various bodily signals into a first-person sense of body ownership. We suggest that other areas, possibly including the occipital cortex, may be involved in the recognition of the body from a third-person visual perspective. We thus propose that somatoparaphrenia can be regarded as a neurogenic dissociation between the 'subjectively felt' and 'objectively seen' body. This recalls the developmental finding that young infants cannot link their 'felt body' with the view of themselves in a mirror.

右半球への脳損傷により、自己の身体が誰か他人の身体の一部のように感じる身体パラフレニアという症状を呈する事がある。身体パラフレニアの患者において自己の身体を鏡を通して三人称視点で見る事により、見ている自分の身体に対する所有感がどのように変化するかを実験的に調べた研究は、我々が知る限りない。そこで、身体パラフレニアの患者に、直接腕を見るという１人称視点または、鏡を通して腕を見るという３人称視点の２つの条件下を設けて、実験を行った。これらの２条件を、５名の右半球損傷患者（２名が身体パラフレニアを有する）に行い身体所有感を調べた。その結果、身体パラフレニア患者では、直接手を見る条件において左麻痺手の身体所有感が低く、他人の手のように感じるが、鏡を通して手を見る条件では、身体所有感が有意に上がり、自己の身体と感じていた。視点の違いによる所有感の有無は、数秒程度ですぐに変化が見られた。患者は、このドラマティックで繰り返される所有感の有無の変化に関してあまり注意を向けていなかった。また、人称視点を変化させると同時に実験者が麻痺手に触れることによる違いは生じなかった。この研究は、身体所有感の欠如は、鏡を用いて見る事により変化し、身体に関する１人称視点と３人称視点の身体が、それぞれ異なる処理を受けていることが示唆される。さらに、３人称視点による身体所有感の惹起が、永久的に身体パラフレニアを消失させない事は、主観的な身体所有感が、障害された身体の１人称称視点の表象により支配されている事が示唆される。

一人称視点で感じる所有感と三人称視点で感じる所有感が異なっている可能性があるんですかね〜。

ポスドク研究員の募集

我々の研究室では、H２６年から開始される新学術領域研究「脳内身体表現の変容機構とその理解と制御」（代表：太田順、東京大学）のC01研究項目「脳内身体表現の変容を利用したニューロリハビリテーション」（班代表：出江紳一、東北大学）として参加することになりました。

そこで、新たにポスドク研究員を募集することになりました。
詳しくは、ここ（JREC）の募集要項を御覧ください。

ぜひ、当研究室の研究内容と新学術領域研究の内容に興味があり、我々と一緒に研究をしていただける方を募集します。よろしくお願いします。

なにか質問や聞きたいことがあれば、ご自由にどうぞ。
あと新学術領域研究のC01研究項目のHPは、ここです。

身体所有感と免疫系

Curr Biol. 2011 Dec 6;21(23):R945-6. Epub 2011 Dec 5. 
The rubber hand illusion increases histamine reactivity in the real arm.

Barnsley N, McAuley JH, Mohan R, Dey A, Thomas P, Moseley GL. 
Neuroscience Research Australia, Sydney, Australia; The University of New South Wales, Sydney, Australia.

Abstract
Most people are convinced that their body parts are in fact their own, but in some clinical conditions, this sense of ownership can be lost [1]. Perceptual illusions, most famously the rubber hand illusion (RHI) [2], demonstrate that a sense of ownership over a body part (or an entire body [3]) that is not in fact ours can be easily induced in healthy volunteers. But does illusory ownership over an artificial body part have consequences for the real body part, the one that has been 'replaced'? Recent data show the RHI induces a small but robust drop in skin temperature of the real hand. That is, blood flow to the 'disowned' hand seems to be selectively reduced [1]. Such a finding is particularly relevant to the immune system because a primary role of the immune system is to 'discriminate self from non-self'[4]. We predicted that the innate immune system may be upregulated in a manner consistent with rejection of the replaced hand. Consistent with this prediction, we report here that the RHI increases histamine reactivity, which is a key final pathway of the innate immune response and has been implicated in autoimmune disorders, including multiple sclerosis [5]. Our finding has direct implications for autoimmune disorders and a range of neurological and psychiatric conditions characterised by a disrupted sense of ownership over one's body (see [1] for a list of conditions), and has broader implications that extend well beyond previous assertions about the mind-body link.

大抵の人は、自己の身体が、自分のモノであることを疑うことはない。しかし、ある臨床の場面では、このような身体の所有感が失われることがある。ゴムの手錯覚（rubber hand illusion：RHI）と呼ばれる非常に有名な知覚の錯覚では、健常者において自己の身体部位に対する所有感を、自己の身体以外の物体にも簡単に持たせることが出来る。しかし、錯覚により身体以外の人工物に対して所有感を持つことは、頭の中で実際の自分の手と置き換えられることになるのだろうか？最近のデータでは、RHIは、小さいが非常に頑健な皮膚温の低下を自己の手に生じさせることが明らかにされた。つまり、所有感を失った自己の本物の手への血流量が低下していると考えられる。この発見は、免疫系に対しても般化することが出来る。なぜなら、免疫系の第一義的な役割は、自己と非自己を区別することだからである。
そこで、この研究では、本能的な免疫系は、所有感を失った自己の手に対して何らかの免疫的な拒絶反応を示すのではないかと予測した。結果は、予測通りにRHIは、ヒスタミンの反応性上昇させた。ヒスタミンは、本能的な免疫反応の重要な最終経路であり、多発性硬化症のうような自己免疫疾患に関与するものである。本研究の結果は、自己身体への身体所有感の障害により特徴付けられる自己免疫疾患、精神・神経疾患に対する有益な情報となり、さらには、こころー身体のつながりに関しても有益な情報をもたらすだろう。

（感想）身体所有感と免疫系との関係に着眼した所がすごい。院生の会津くんが紹介してくれた論文でした。

身体イメージと身体図式（body image and body schema)

身体イメージと身体図式の定義（Body image and body schema）

A body image is composed of a system of experiences, attitudes, and beliefs where the object of such intentional states is one’s own body.

Studies that involve body image frequently distinguish among three intentional elements.

(1)  A subject’s perceptual experience of his/her own body.

(2)  A subject’s conceptual understanding (including folk and/or scientific knowledge) of the body in general.

(3)  A subject’s emotional attitude toward his or her own body.

Conceptual and emotional aspects of body image are not doubt affected by various cultural and interpersonal factors, but in many respects their content originates in perceptual experience.

By contrast,

The concept of body schema include two aspects:

(1)  the close-to-automatic system of processes that constantly regulates posture and movement to serve intentional action,

(2)  our pre-reflective and non-objectifying body-awareness.

Body schema is a system of sensorimotor capacities and activations that function without the necessity of perceptual monitoring.

Body-schematic processes are responsible for motor control, and involve sensorimotor capacities, abilities, and habits that enable movement and the maintenance of posture.

Such processes are not perceptions, belief, or, feelings, but sensorimotor functions that continue to operate, and in many respects operate best, when the intentional object of perception is something other than one’s own body.

On the other hand, however, the body schema (and this reflects Merleau-Ponty’s usage of the term) also includes our pre-reflective, proprioceptive awareness of our bodily action.


Gallagher and Zahavi,(2008),The Phenomenological mind,(pp.145-146)