| Project/Area Number |
22K19742
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
田添 歳樹 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (60513017)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 脊髄刺激 / 運動制御 / スポーツ / 可塑性 |
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| Outline of Research at the Start |
脊髄はこれまで単に脳の運動信号を筋へ送る中継路としてとらえられており、運動学習を担う固有の神経回路が存在するとは考えられていなかった。本研究では、運動トレーニングが後天的に特定の運動パターンに特化した脊髄神経ネットワークを形成するという仮説を立て、非侵襲的脊椎磁気刺激を応用してヒト被験者の脊髄神経回路の働きと刺激により誘発される身体運動の関わりについて神経生理学的、運動学的な検証を行い、ヒト脊髄に固有の運動パターンを学習・記憶するトレーナビリティがあることの証明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、運動トレーニングよって運動パターンの特徴を反映した神経ネットワークがヒト脊髄神経回路において後天的に形成されるか検証することを目的としている。研究の２年目にあたる２０２３年度は、日常的に「走る」、「跳躍する」などの特徴的な下肢運動動作を主体としたスポーツトレーニングを実施しているアスリートを対象に横断的研究を実施した。
実験では、ランニングやサイクリングのように左右脚の逆位相運動を主体にトレーニングしている長距離陸上選手群および自転車競技選手群、スクワットのような左右脚の同位相運動を主体にトレーニングを実施している重量挙げ選手群、左右脚運動の多様なレパートリーがトレーニングに含まれている体操競技選手群を対象に、経脊椎磁気刺激によってどのようなパターンの両下肢運動が誘導されるかを検証した。
左右逆位相の運動トレーニングを主体とする長距離陸上選手・自転車競技選手では他の群に比較して経脊椎磁気刺激によって左右の下肢が逆位相で律動する歩行様運動が誘発されやすいことが分かった。反対に、左右同位相の運動トレーニングを多く実施する重量挙げ選手群では他の群と比較して両下肢が同位相で律動するホッピング様運動が誘導されやすいことが確認できた。また、体操競技選手群では、他の競技群では観察されない両下肢の律動運動が刺激によって前方に現れるようなさらに別の運動パターンが誘導されることも明らかとなった。これらの結果によって、日常的に運動トレーニングを行う競技者において脊髄神経回路が適応的に変化している可能性を示唆することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究の２年目において、当初計画していた予定と変更して３年目に実施を予定していた運動の長期記憶効果に関する実験を実施したが、予測通りの成果を得ることができた。また、これに平行して、当初２年目に実施予定していた実験パラダイムも構築もしており、その一部は試験可能であることが確認できている。研究の最終年度となる３年目では、構築された実験パラダイムにおいて試験を完了させるとともに、追加実験においてさらなるデータ取得を検討している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画の最終年度にあたる２０２４年度は、短時間の下肢の随意運動を実施することでヒト脊髄の運動神経ネットワークに即時的な介入効果が得られるかを検証する。
実験では、健常成人を対象に、経脊髄磁気刺激を介して誘導される下肢運動をプローブとして、短時間の下肢随意運動の介入を実施し、介入前後で経脊椎磁気刺激によって誘導される下肢運動を比較する。また、介入に用いる随意運動のパターンと刺激で誘導される運動パターンとの類似性についても調査し、運動パターンに特化した可塑的効果をヒト脊髄神経回路において見出すことができるかを検証する。
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