Facilitative effects of functional recovery by mutual interaction between the attention and engineering

• Project/Area Number: 17K01503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Rehabilitation science/Welfare engineering
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Urakawa Susumu 広島大学, 医系科学研究科(保), 教授 (30445811)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 運動想像 / 大脳皮質活動 / 近赤外分光法 / ロボット / 意識 / リハビリテーション / 前頭前野 / バーチャルリアリティ / ロボットリハビリテーション / NIRS / 理学療法学 / 機能回復

Outline of Final Research Achievements

We have focused on effective neuro-modulation by rehabilitation-engineering and related attention to voluntary movement. We found that neurofeedback via anterior prefrontal cortex led to fine performance-improvement. And the subject with HAL(hybrid assistive limb) robotic device showed significant increase of Oxy-Hb in the motor related cortex area.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リハビリテーション介入の効果と大脳皮質脳活動、意識についての新たな知見を得た。リハビリテーションの臨床場面では、意識が患者の機能回復に重要であるとの認識があるが、科学的根拠として、前頭極および運動関連領域が、パフォーマンスと随意運動への意識によって変化し、運動機能向上に重要であることを示唆した。

Research Products

• [Journal Article] Motor imagery training with neurofeedback from the frontal pole facilitated sensorimotor cortical activity and improved hand dexterity. (2020)
  • Author(s): Ota Y, Takamoto K, Urakawa S, Nishimaru H, Matsumoto J, Takamura Y, Mihara M, Ono T, Nishijo H.
  • Journal Title: Front Neuro Volume: 14 Pages: 34-34
  • DOI: 10.3389/fnins.2020.00034
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] In vivoでの脳神経活動の観察を可能にするヘッドマウント小型顕微鏡の作製と運動学習メカニズムの解明に向けて (2019)
  • Author(s): 藤原一樹、九里信夫、藤田直人、越智亮介、浦川 将
  • Organizer: 第24回日本基礎理学療法学会
• [Presentation] ロボットスーツHALがもたらすバランス能力の向上と、HAL制御時の大脳皮質領域の脳 血行動態変化 (2019)
  • Author(s): 浦川 将、高本考一、西条寿夫
  • Organizer: 第78回日本めまい平衡医学会
• [Presentation] 依頼主の人生観が絵に表れる過程 (2019)
  • Author(s): 門間由佳、辻井洋一郎、浦川 将
  • Organizer: 第9回日本情動学会
• [Presentation] Cholecystokinin and parvalbumin expressing neurons in the limbic system and anxiety-like behavior in a rat model of type 2 diabetes (2019)
  • Author(s): Ryosuke Ochi, Naoto Fujita, Natsuki Goto, Hisao Nishijo, Susumu Urakawa
  • Organizer: Neuro2019（日本神経科学学会）
• [Presentation] 2 型糖尿病の病期が異なる OLETF ラットにおける不安様行動と扁桃体の抑制性神経細胞の変化 (2019)
  • Author(s): 越智亮介 、藤田直人 、後藤夏季 、西条寿夫 、浦川将
  • Organizer: 第74回日本解剖学会中国・四国支部学術集会
• [Presentation] ひとのこころが動く時：情動の側面からリハビリテーション医療を考える (2019)
  • Author(s): 浦川 将
  • Organizer: 第11回リハビリテーション技術講習会（国立水俣病総合研究センター主催）
  • Invited
• [Presentation] こころの動きを捉えた リハビリテーション治療戦略 (2019)
  • Author(s): 浦 川 将, 高本考一, 大田裕也, 藤田直人, 三原雅史, 小野武年, 西条寿夫
  • Organizer: 第56回日本リハビリテーション医学会学術集会
  • Invited
• [Presentation] Effective neuro modulation by rehabilitation engineering (2019)
  • Author(s): Susumu Urakawa
  • Organizer: The 50 th Anniversary for Vietnam Society of Physiology (Hanoi Medical Univ)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Parvalbumin positive neurons in the basolateral amygdala and anxiety-like behavior in OLETF (2019)
  • Author(s): Ryosuke Ochi, Naoto Fujita, Natsuki Goto, Hisao Nishijo, Susumu Urakawa
  • Organizer: The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress: FAOPS2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rehabilitation engineering involved in the emotion (2019)
  • Author(s): Susumu Urakawa
  • Organizer: International conference: New advances in medical education, research and treatment (Vietnam, Hanoi)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Rearing in enriched environment during development decreases anxiety-like behavior: Evaluation of anxiety-like behavior by beam walking tests in different emotional situations (2018)
  • Author(s): 越智亮介、藤田直人、西丸広史、松本淳平、西条寿夫、浦川 将
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会
• [Presentation] 脳活動をコントロールすることに着眼したリハビリテーションの開発 (2018)
  • Author(s): 福井拓海、藤田直人、丸山 遼、渡邉和樹、福原ゆい、西条寿夫、浦川 将
  • Organizer: 第8回日本情動学会大会
• [Presentation] 2型糖尿病モデルラットの不安様行動と扁桃体基底外側核の介在ニューロンとの関連 (2018)
  • Author(s): 越智亮介、藤田直人、渡部芳美、後藤夏季、西条寿夫、浦川 将
  • Organizer: 第8回日本情動学会大会
• [Presentation] 仮想現実内での運動錯覚に伴う大脳皮質活動 (2018)
  • Author(s): 丸山 遼、藤田直人、福井拓海、松下光次郎、浦川 将
  • Organizer: 日本基礎理学療法学会 夏の学校
• [Presentation] 運動想像を用いたニューロフィードバックによるアプローチの検証 (2018)
  • Author(s): 福井拓海、藤田直人、丸山 遼、浦川 将
  • Organizer: 日本基礎理学療法学会 夏の学校
• [Presentation] 神経の再生機構と情動からHALとヒトとの相互作用を探る (2018)
  • Author(s): 浦川 将
  • Organizer: 脳神経と身体の相互作用による自立機能向上への挑戦（湘南ロボケアセンター）
  • Invited
• [Presentation] 意識と情動からみるリハビリテーション戦略 (2018)
  • Author(s): 浦川 将
  • Organizer: 第15回脳をみるシンポジウム in 三原
  • Invited
• [Presentation] Cerebral hemodynamic responses during the alternating lower limb movement with robot suit Hybrid Assistive Limb (HAL) (2017)
  • Author(s): Urakawa S, Ota Y, Takamoto K, Ono T, Nishijo H.
  • Organizer: Neuroscience 2017 (Annual Meeting of Society for Neuroscience)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional improvement via external stimuli and the neuronal network in the brain (2017)
  • Author(s): Urakawa S, Ota Y, Takamoto K, Ishikuro K, Ono T, Nishijo H.
  • Organizer: 第94回日本生理学会シンポジウム
• [Presentation] ロボットスーツHALの運動制御を意識と情動から考える (2017)
  • Author(s): 浦川 将
  • Organizer: 広島大学リハビリテーション研究会
  • Invited
• [Presentation] 運動器の痛み、前頭前野脳活動からリハビリテーションの可能性を探る (2017)
  • Author(s): 浦川 将
  • Organizer: 広島県理学療法士会広島南支部研修会
  • Invited