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Development of a novel rehabilitation programme using motor skill-specific electrical stimulation.

Research Project

Project/Area Number 20K11287
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionKanagawa University of Human Services

Principal Investigator

Sugawara Kenichi  神奈川県立保健福祉大学, 保健福祉学部, 教授 (90280198)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 智高  神奈川県立保健福祉大学, 保健福祉学部, 准教授 (00576382)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords運動学習 / 運動誘発電位 / 電気刺激 / リハビリテーション / 理学療法 / 運動スキル学習 / 運動療法 / 理学療法学 / 運動制御
Outline of Research at the Start

本研究の目的は脳可塑性を誘導する運動スキル特異的電気刺激による運動パフォーマンス向上に対するリハビリテーションプログラムの開発である.そのため、Ⅰ.健常成人の運動スキル特異的電気刺激による中枢神経系の運動制御機構の解明(基礎研究)、Ⅱ.運動スキル特異的電気刺激に関する有効な電気刺激パラメータ(強さ,周波数,刺激特性など)の検討(基礎研究)、Ⅲ.運動麻痺筋の随意性向上に向けた制御動態の解明(臨床研究)、以上の3つの方法で研究を進める.これらの研究を統合することで新たに運動学習に効率的に行う電気刺激方法の開発を目指すものである.

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we aimed to clarify the excitability dynamics of the cortical motor cortex innervating the relevant muscle and its effect on motor learning by peripheral sensory input through electrical stimulation. Furthermore, based on the basic development, we worked on the construction of a methodology to voluntarily relax the hypertonic state peculiar to stroke in a more beneficial manner. From there, we pursued research on the control dynamics of the central nervous system related to motor learning and motor imagery as a new theoretical development in rehabilitation, and obtained suggestions for rehabilitation programs to improve functions using electrical stimulation for the improvement of central nervous system disorders.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は中枢神経系障害を有する患者に適応される運動療法の新たな治療概念として,上位運動中枢を賦活するための運動課題に合わせた電気刺激出力変化,およびタイミング変化を与えることによる有効な方法論を検討する.そしてこの刺激を与えることによって運動学習の方法論の確立と運動麻痺に対するリハビリテーション治療の開発を行うことを目的とした.また,運動スキル特異的電気刺激を付与することで,参加する筋の協調性向上および時間的空間的な制御を要する機能的な運動の改善が得られることを目的とするものであり中枢神経障害患者の日常生活活動の改善を得るうえで有効な方法論に示唆を与えることができるものである.

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 3 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Effects of sensory afferent input on motor cortex excitability of agonist and antagonist muscles2024

    • Author(s)
      Sugawara Kenichi、Takenaka Yuma、Suzuki Tomotaka
    • Journal Title

      Behavioural Brain Research

      Volume: 464 Pages: 114946-114946

    • DOI

      10.1016/j.bbr.2024.114946

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  • [Journal Article] The effect of initiation prediction and non-prediction on muscle relaxation control2023

    • Author(s)
      Matsumoto Hitomi、Takenaka Yuma、Suzuki Tomotaka、Sugawara Kenichi
    • Journal Title

      Journal of Physical Therapy Science

      Volume: 35 Issue: 4 Pages: 293-299

    • DOI

      10.1589/jpts.35.293

    • ISSN
      0915-5287, 2187-5626
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Corticospinal excitability changes during muscle relaxation and contraction in motor imagery2023

    • Author(s)
      Takenaka Yuma、Matsumoto Hitomi、Suzuki Tomotaka、Sugawara Kenichi
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: 58 Issue: 8 Pages: 3810-3826

    • DOI

      10.1111/ejn.16130

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Development of an Agricultural Arm Support Suit Which Requires No Power Source2023

    • Author(s)
      Yoshihiro Kai, Reo Sukejima, Takehiro Nagatsu, Yuma Takenaka, Kenichi Sugawara
    • Journal Title

      International Symposium on System Integration

      Volume: - Pages: 1-6

    • DOI

      10.1109/sii55687.2023.10039402

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  • [Journal Article] Effects of Virtual Lesion to the Supplementary Motor Area on Anticipatory Postural Adjustments2022

    • Author(s)
      久保大輔, 髙木武蔵, 鈴木智高, 菅原憲一
    • Journal Title

      Journal of Physical Therapy Fundamentals

      Volume: 25 Issue: 1 Pages: 27-34

    • DOI

      10.24780/jjptf.JJPTF_2021-05

    • ISSN
      2436-6382
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  • [Journal Article] Temporal synchronization for in-phase and antiphase movements during bilateral finger- and foot-tapping tasks.2022

    • Author(s)
      Atsuki Numata, Yasuo Terao, Nozomi Owari, Chiho Kakizaki, Kenichi Sugawara, Yoshikazu Ugawa, Toshiaki Furubayashi
    • Journal Title

      Human movement science

      Volume: 84 Pages: 102967-102967

    • DOI

      10.1016/j.humov.2022.102967

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  • [Journal Article] Time course effect of corticospinal excitability for motor imagery2021

    • Author(s)
      Takenaka Yuma、Suzuki Tomotaka、Sugawara Kenichi
    • Journal Title

      European Journal of Neuroscience

      Volume: 54 Issue: 6 Pages: 6123-6134

    • DOI

      10.1111/ejn.15404

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Corticospinal excitability during motor imagery is diminished by continuous repetition-induced fatigue2021

    • Author(s)
      Nakashima A, Moriuchi T, Matsuda D, Hasegawa T, Nakamura J, Anan K, Satoh K, Suzuki T, Higashi T, Sugawara K.
    • Journal Title

      Neural Regen Res

      Volume: 16(6) Issue: 6 Pages: 1031-1036

    • DOI

      10.4103/1673-5374.300448

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of a new compact and light velocity-based mechanical safety device for a rehabilitation assist suit2020

    • Author(s)
      KAI Yoshihiro、KANETA Atsushi、IKEDA Keisuke、KANEDA Tsubasa、SUGAWARA Kenichi、TOMIZUKA Masayoshi
    • Journal Title

      Journal of Advanced Mechanical Design, Systems, and Manufacturing

      Volume: 14 Issue: 7 Pages: JAMDSM0101-JAMDSM0101

    • DOI

      10.1299/jamdsm.2020jamdsm0101

    • NAID

      130007933229

    • ISSN
      1881-3054
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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Background muscle state changes corticospinal excitability during motor imaging of muscle relaxation and contraction.2023

    • Author(s)
      Y. Takenaka, H. Matsumoto, T. Suzuki, K. Sugawara
    • Organizer
      World Physiotherapy Congress Dubai (UAE) June 2023
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Differences in the effect of sensory afferent inhibition on output mechanisms of agonist and antagonist muscles.2023

    • Author(s)
      K. Sugawara, Y. Takenaka, H. Matsumoto, T. Suzuki
    • Organizer
      World Physiotherapy Congress Dubai (UAE) June 2023
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Characteristics of muscle relaxation control in stroke hemiplegic patients.2023

    • Author(s)
      H. Matsumoto, Y. Takenaka, T. Suzuki, K. Sugawara
    • Organizer
      World Physiotherapy Congress Dubai (UAE) June 2023
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      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脳卒中片麻痺患者における反復練習後の筋弛緩制御の変容に関する検討2023

    • Author(s)
      松本仁美,竹中悠真,鈴木智高,菅原憲一
    • Organizer
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    • Author(s)
      山本真生,菅原憲一,竹中悠真,鈴木智高,近藤国嗣
    • Organizer
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
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  • [Presentation] 筋出力差の学習が運動イメージに与える影響2022

    • Author(s)
      富﨑 優花,広瀬 一徹,竹中 悠真,菅原 憲一
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      小久江 智耶,竹中 悠真,松江 優河,黒澤 千尋,土田 将之,菅原 憲一
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      高木 武蔵,菅原 憲一
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      第27回基礎理学療法学会学術大会
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  • [Presentation] 短時間末梢神経電気刺激が足関節随意運動時の皮質脊髄路興奮性に及ぼす影響2022

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      尾川 雄紀,竹中 悠真,菅原 憲一
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      第27回基礎理学療法学会学術大会
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  • [Presentation] 筋弛緩運動イメージ中の皮質脊髄路興奮性変化動態2022

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      竹中 悠真, 松本 仁美, 鈴木 智高, 菅原 憲一
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      竹中悠真、逆井健太、小川智貴、鈴木智高、菅原憲一
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      横内 佑哉, 楊 承潤, 片庭 昂太, 甲斐 義弘, 菅原 憲一
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      第3回日本再生医療とリハビリテーション学会学術大会
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      松本仁美,鈴木智高,菅原憲一
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      近藤 翔平、菅原 憲一、鈴木 智高
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      松本 仁美、鈴木 智高、菅原 憲一
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  • [Book] 物理療法学テキスト(改訂第3版)2021

    • Author(s)
      細田 多穂、木村 貞治、沖田 実、Goh Ah Cheng,菅原憲一,他
    • Total Pages
      424
    • Publisher
      南江堂
    • ISBN
      9784524251797
    • Related Report
      2020 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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