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Understanding brain frequency models during motor learning and developing novel neuromodulation intervention strategy

Research Project

Project/Area Number 20K19423
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

Hamada Hiroyuki  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (70837351)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords経頭蓋電気刺激 / 運動スキル / 脳波 / 神経活動 / 運動学習 / ニューロモジュレーション / 経頭蓋交流電気刺激 / リハビリテーション / パワースペクトル / 神経律動性
Outline of Research at the Start

経頭蓋交流電気刺激は、微弱な交流電気を頭皮上から与え、脳内の神経活動を修飾する作用を持つ。しかし、運動学習の習熟度に応じた、脳の神経活動の周波数帯については不明な点が多く、脳活動に対する介入方法も明らかとなっていない。本研究では、運動学習の習熟度に応じた脳活動の変化を明らかにすること、また、脳活動の変化に基づく、経頭蓋交流刺激による運動学習への新規介入方略を開発することを目的としている。

Outline of Final Research Achievements

We aimed to understand the characteristics of brain activity involved in motor learning and to construct an intervention strategy using transcranial electrical stimulation based on these characteristics, and we tested this strategy in healthy participants.
The results revealed that low-gamma band activity is involved in motor learning. The results of an intervention using transcranial alternating current electrical stimulation that modulates these activities were examined, but no effect on motor learning performance was found. These results suggest that the intervention strategy (stimulus intensity and timing) needs to be revised.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで運動学習の習熟に関連する脳波周波数帯の変化は十分に解明されていなかったが、本研究結果により、その変化の特徴が明らかとなった。この成果は、脳の活動を修飾するニューロモジュレーション手法による介入の対象を明確にし、介入戦略の提案を可能とした。
介入対象とする脳部位と周波数帯に対し、一つの介入方法を検証したが、運動学習の促進効果は示されなかった。今後は、対象とする脳領域に対する刺激の強度やタイミングを変更することによって、効果を有する介入手法の開発が期待されることから、本研究成果は意義を有すると考えられる。

Report

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

    (3 results)

All 2022 2021

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Presentation] EEG Power Spectra Changes with the Proficiency of Motor Learning2022

    • Author(s)
      Hiroyuki Hamada, Wen Wen, Tsubasa Kawasaki, Atsushi Yamashita, Hajime Asama
    • Organizer
      NEURO2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 運動学習の習熟に関与する脳波パワースペクトルの特徴2022

    • Author(s)
      濵田裕幸, 温文,川﨑翼,山下淳,淺間一
    • Organizer
      第34回自律分散システム・シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 運動学習の習熟に関与する脳波パワースペクトルの特徴の解明2021

    • Author(s)
      濵田裕幸, 温文,川﨑翼,山下淳,淺間一
    • Organizer
      第15回 Motor Control 研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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