2016 Fiscal Year Annual Research Report
感覚入力への介入を用いた姿勢・歩行リハビリテーション
| Project Area | Understanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions |
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| Project/Area Number |
26120008
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
芳賀 信彦 東京大学, 医学部附属病院, 教授 (80251263)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花川 隆 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 脳病態統合イメージングセンター, 部長 (30359830)
大脇 大 東北大学, 電気通信研究所, 助教 (40551908)
横井 浩史 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (90271634)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 感覚入力 / リハビリテーション / 筋シナジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、筋シナジー制御dynamics の理解を通じて、革新的身体性リハビリ科学を開拓することであり、平成27年度末までに、本領域の他研究班と連携して動作計測または筋電図計測による筋シナジー測定の解析法と解析システムを整備した。平成28年度中には、芳賀・四津グループは、大脇・舩戸グループと共同し、先天性無痛症患者を対象に歩行時の筋シナジーを計測し、感覚代償装具を用いた介入の即時効果の検討を開始した結果、1名の患者で感覚代償装具による運動学的な改善，筋シナジーの改善，足圧のピーク値低下を確認した。花川グループは楽器奏者にみられる局所ジストニアを対象とし、安静時機能的MRIデータを取得し、健常音楽家との違い、打鍵の不正確さとの関係を検討した結果、健常者と異なる安静時機能結合ネットワークを検出し、基底核の一部の安静時機能結合が打鍵の不正確さのばらつきと相関することを見出した。横井・杉グループは、片麻痺疑似体験セットを装着した健常者を対象に、歩行運動中の各筋群の筋電位間でのtransfer entropyを解析し、これが下肢の協調性を反映することを見出した。また、機能的電気刺激による筋シナジー制御への介入を可能にするため、多点電極と二相性バースト変調矩形波とに基づくシステムの開発を進めた。大脇・石黒グループは、足底圧感覚を音情報としてフィードバックする感覚モダリティ変換装具を用い、片麻痺患者の歩行に対する短期および長期効果臨床効果を検討し、短期的効果を見出した。さらに先天性無痛症を対象とした計測に関し、芳賀・四津グループに協力した。
このようにこれまでにグループ内、グループ間での研究協力体制が整い、実行することができた。今後は、当初の本研究の目的を達成すべく、構築された研究協力体制を維持・発展しつつ、さらに研究を進める予定である。
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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
芳賀・四津グループは、先天性無痛症の歩容異常の背景に筋シナジー制御の異常があるかを捉え、痛覚に代わる感覚介入をすることで筋シナジー制御や歩容を改善できるかを検証することを目的に、大脇・舩戸グループと協力し、動作解析・筋シナジー解析を同時に行い、1名の患者で感覚代償装具による運動学的な改善，筋シナジーの改善，足圧のピーク値低下を確認し、さらに6名の患者の解析を進めた。
花川グループは、楽器奏者に見られる局所性ジストニアを対象とし，安静時機能的MRIによるバイオマーカーの開発を目的に解析を行い、健常者と異なる安静時機能結合ネットワークを検出し、基底核の一部の安静時機能結合が打鍵の不正確さのばらつきと相関することを見出した。
横井・杉グループは、脳卒中患者の筋シナジー制御SDの異常を明らかにすることを目的に、片麻痺疑似体験セットを装着した健常者を対象に、歩行運動中の各筋群の筋電位間でのtransfer entropyを解析し、これが下肢の協調性を反映することを見出した。また、機能的電気刺激による筋シナジー制御への介入を可能にするため、多点電極と二相性バースト変調矩形波とに基づくシステムの開発を進めた。
大脇・石黒グループは、足底圧感覚を音情報としてフィードバックする感覚モダリティ変換装具を用い、片麻痺患者の歩行に対する短期および長期効果臨床効果を検討し、短期的効果を見出した。さらに先天性無痛症を対象とした計測に関し、芳賀・四津グループに協力した。
このようにグループ内、グループ間での研究協力体制が整い、それぞれの目標をほぼ計画通りに実行することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度以降は、当初の本研究の目的である、（１）固有知覚障害、脳卒中、神経疾患による運動障害患者、並びに健常者に共通の運動課題を課し、筋電図や脳機能画像測定を通じて、運動障害における筋シナジー制御器の機能を反映する脳内身体表現マーカーを同定する、（２）失われた固有知覚を別感覚で代替する装具、機能的電気刺激や局所麻酔薬による筋固有知覚の変更など、筋シナジー制御fast dynamics を変える感覚入力がslow dynamics を長期的にどのように変えるかを解明する、（３）医工連携により構成される筋シナジー制御器の数理モデルを活用し、運動障害の機能回復を効率的に導く新規リハビリ手法を提案し検証する、の3つを達成すべく、構築された研究協力体制を維持・発展しつつ、さらに研究を進める予定である。
このために平成29年度中に、今までに集積したデータの解析を進めるとともに、さらにデータ集積を推し進める。芳賀・四津グループは先天性無痛症を中心とした、下肢に感覚障害を有する患者を対象に計測を進めるとともに、大脇・石黒グループと協力し、感覚入力を代償するような靴や装具の適切な設定を検討する。花川グループは、パーキンソン病、局所性ジストニアを主たる対象とし、筋活動と脳活度の関係などの解析を更に進める。横井・杉グループは、28年度までに構築したシステムを用い、主に脳卒中片麻痺患者を対象とし四肢運動の解析を進めることで、脳卒中患者の筋シナジー制御の異常を明らかにする。大脇・石黒グループは、実際の計測結果に基づき、感覚モダリティ変換装具の適切な条件設定を検討し、必要に応じて改良を重ね、他グループの研究での試用を継続する。
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[Journal Article] Neural oscillations in the temporal pole for temporally congruent audio-visual speech detection task2016
Author(s)
Ohki T, Gunji A, Takei Y, Takahashi H, Kaneko Y, Kita Y, Hironaga N, Tobimatsu S, Kamio Y, Hanakawa T, Inagaki M, Hiraki K
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 37973
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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