Development of a treatment for hand dysfunction using stochastic resonance with pink noise

• Project/Area Number: 23K10520
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Kansai University of Health Sciences
• Principal Investigator: 文野 住文 関西医療大学, 保健医療学部, 准教授 (90717654)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福本 悠樹 関西医療大学, 保健医療学部, 講師 (60817211) ; 鈴木 俊明 関西医療大学, 保健医療学部, 教授 (60206505) ; 吉田 宗平 関西医療大学, 保健医療学部, 教授 (30166954)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000); Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: 確率共振 / ピンクノイズ / 手指巧緻性 / 脊髄神経機能 / 高齢者

Outline of Research at the Start

超高齢社会の中、健康寿命延伸、生活機能の維持・向上は重要な課題である。日常生活において「つまみ動作」を用いる場面は多く、物体の特性に合わせた力量調節能力が要求される。力量調節に必要な感覚・運動機能は加齢と共に低下するが、生体の機能低下した系に適切なノイズを印加することで、低下した機能を向上させることが期待されている。特に神経系など非線形で、外的刺激への応答にある閾値をもつ系にノイズを印加すると、信号対雑音比が向上する「確率共振現象」がみられる。本研究は、ノイズ印加による確率共振が手指力量調節能力を向上させるかどうかを検証し、高齢者や麻痺患者等の手指機能低下や障害に対する治療法の開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

ピンクノイズを用いた手指への振動刺激が触覚感度および脊髄神経機能に与える影響について検討を行う上で振動刺激を付与する装置が必要であるが、実験条件に合う刺激装置の購入において業者と上手く調整がとれず、研究計画が大幅に遅延することとなった。現在も振動刺激装置の購入に向けて調整を行っている段階である。そこで、代替用の刺激装置を用いて、ピンクノイズを用いた手指への振動刺激が脊髄神経機能に与える影響について検討を行った。健常成人を対象に、振動を知覚できる最小刺激強度の90%の強度で母指へ振動刺激を行い、F波を用いて脊髄神経機能の興奮性変化を検討した。結果、ピンクノイズを用いた手指への振動刺激は脊髄神経機能の興奮性を増加させる可能性が示唆された。今後、業者との調整を通して振動刺激装置を購入し、詳細な検討を行っていく予定である。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本研究において、ピンクノイズを用いた振動刺激を母指へ印加するための刺激装置が必要となる。研究実施前より、振動刺激装置の購入に向けて業者と調整を行っていたが、条件に沿った刺激装置の調整に難渋しており、刺激装置の購入が大幅に遅延している状況となっている。本研究課題実施上、振動刺激装置の購入は必須であり、上記理由にて研究の遂行が大幅に遅延している。

Strategy for Future Research Activity

今後も継続して振動刺激装置の購入に向けて業者と調整を行う必要がある。また業者との装置購入の調整と併行して、代替用として別の振動刺激装置を用いて検討を行っていく。