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Development of a Neuromodulation Method Using Local Vibratory Stimulation and Transcutaneous Spinal Cord Stimulation

Research Project

Project/Area Number 21K17517
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionTokyo International University

Principal Investigator

一寸木 洋平  東京国際大学, 医療健康学部, 准教授 (60778942)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords経皮的脊髄刺激 / 振動刺激 / 脊髄反射 / 局所振動刺激
Outline of Research at the Start

申請者はこれまで脊髄後根への刺激が可能な経皮的脊髄刺激や歩行に関連した末梢感覚入力の神経生理学的効果を明らかにしてきた。本研究では、これまでの知見を発展させ、局所振動刺激と経皮的脊髄刺激を併用したニューロモデュレーション法を新たに開発し、中枢神経系に及ぼす影響を明らかにすることを目的とする。本研究の基礎データを基に、中枢神経疾患患者に対する有効なリハビリテーション法を開発することを最終的な目的としている。

Outline of Annual Research Achievements

中枢神経疾患患者の運動機能回復を促進させる新たなリハビリテーション法の開発は、臨床家及び研究者間の共通の課題となっている。申請者はこれまで脊髄 後根への刺激が可能な経皮的脊髄刺激や、歩行に関連した末梢感覚入力が中枢神経系に及ぼす影響を明らかにしてきた。本研究では、これまでの知見を発展さ せ、局所振動刺激と経皮的脊髄刺激を併用した新たなニューロモデュレーション法が脊髄及び脊髄より上位の中枢神経系に及ぼす影響を明らかにすることを目的 とする。そして、中枢神経疾患患者の運動機能回復を促進させる新たなリハビリテーション法を開発することを最終的な目的とする。 初年度から、COVID-19により、計画していたデータ収集を行うことができなかったが、2023年度は、局所振動刺激装置の実験セットアップの構築と、局所振動刺激に関する基礎実験を行うことができた。具体的には、健常者9名に対して、1分間のアキレス腱に対する短期的な局所振動刺激の介入を行い、その前後で、経皮的脊髄刺激による脊髄反射を誘発・測定した。その結果、経皮的脊髄刺激によって誘発される反射の振幅が、振動刺激中に一過性に低下することがわかった。足底部への振動刺激の効果と同様に、抑制効果が多くの筋で生じることが明らかになった。初年度から計画が遅れているが、今後もデータ取集を進めていく予定である。 2023年度中に計測したデータについて、次年度の国際学会で発表することを予定している。今後、論文投稿も行っていく。その他、本研究内容に関係する共同研究については共著論文が国際学術雑誌(Experimental Brain Research)に採択された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度から、COVID-19により、計画していたデータ収集を行うことができなかったが、現在は実験を実施できている。当初の計画からやや遅れているが、今後もデータ取集を進めていく予定である。

Strategy for Future Research Activity

今年度の研究結果の「振動刺激による抑制効果」に関する研究内容を国際学会(2024年6月ISEK 名古屋)で発表する予定である。経皮的脊髄刺激との併用効果についても明らかにしていきたいと考えている。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 6 results)

  • [Journal Article] Modulation of corticospinal excitability related to the forearm muscle during robot-assisted stepping in humans2023

    • Author(s)
      Kitamura Taku、Masugi Yohei、Yamamoto Shin-ichiroh、Ogata Toru、Kawashima Noritaka、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Experimental Brain Research

      Volume: 241 Issue: 4 Pages: 1089-1100

    • DOI

      10.1007/s00221-023-06565-1

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Changes in corticospinal and spinal reflex excitability through functional electrical stimulation with and without observation and imagination of walking2022

    • Author(s)
      Kaneko Naotsugu、Sasaki Atsushi、Yokoyama Hikaru、Masugi Yohei、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Frontiers in Human Neuroscience

      Volume: 16 Pages: 994138-994138

    • DOI

      10.3389/fnhum.2022.994138

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of action observation and motor imagery of walking on the corticospinal and spinal motoneuron excitability and motor imagery ability in healthy participants2022

    • Author(s)
      Kaneko Naotsugu、Sasaki Atsushi、Yokoyama Hikaru、Masugi Yohei、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 17 Issue: 4 Pages: 0266000-0266000

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0266000

    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Task- and Intensity-Dependent Modulation of Arm-Trunk Neural Interactions in the Corticospinal Pathway in Humans2021

    • Author(s)
      Sasaki Atsushi、Kaneko Naotsugu、Masugi Yohei、Kato Tatsuya、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      eNeuro

      Volume: 8 Issue: 5 Pages: 0111-21

    • DOI

      10.1523/eneuro.0111-21.2021

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Effects of Paired Associative Stimulation with Transcutaneous Spinal Cord Stimulation on Corticospinal Excitability in Multiple Lower-limb Muscles2021

    • Author(s)
      Kaneko Naotsugu、Sasaki Atsushi、Masugi Yohei、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Neuroscience

      Volume: 476 Pages: 45-59

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2021.08.028

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Low-Intensity and Short-Duration Continuous Cervical Transcutaneous Spinal Cord Stimulation Intervention Does Not Prime the Corticospinal and Spinal Reflex Pathways in Able-Bodied Subjects2021

    • Author(s)
      Sasaki Atsushi、de Freitas Roberto M.、Sayenko Dimitry G.、Masugi Yohei、Nomura Taishin、Nakazawa Kimitaka、Milosevic Matija
    • Journal Title

      Journal of Clinical Medicine

      Volume: 10 Issue: 16 Pages: 3633-3633

    • DOI

      10.3390/jcm10163633

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Intra-limb modulations of posterior root-muscle reflexes evoked from the lower-limb muscles during isometric voluntary contractions2021

    • Author(s)
      Saito Akira、Nakagawa Kento、Masugi Yohei、Nakazawa Kimitaka
    • Journal Title

      Experimental Brain Research

      Volume: 239 Issue: 10 Pages: 3035-3043

    • DOI

      10.1007/s00221-021-06187-5

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Selectivity and excitability of upper-limb muscle activation during cervical transcutaneous spinal cord stimulation in humans2021

    • Author(s)
      de Freitas Roberto M.、Sasaki Atsushi、Sayenko Dimitry G.、Masugi Yohei、Nomura Taishin、Nakazawa Kimitaka、Milosevic Matija
    • Journal Title

      Journal of Applied Physiology

      Volume: 131 Issue: 2 Pages: 746-759

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00132.2021

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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