随意運動と関連した人工的な刺激は皮質間の機能連絡に影響を与えるか

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K01513
• Research Institution: Health Sciences University of Hokkaido
• Principal Investigator: 吉田 晋 北海道医療大学, リハビリテーション科学部, 教授 (30555909)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 伸弥 北海道医療大学, リハビリテーション科学部, 助教 (20803654)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: paired stimulation / Bilateral arm training / LTP-like plasticity

Outline of Annual Research Achievements

両側肢を同時に動かすBilateral arm training（BAT）によって、運動皮質の活動性や上肢機能が向上することが健常者や脳卒中患者で認められている。こうした変化が電気刺激（FES）や経頭蓋磁気刺激磁気刺激（TMS）といった人工的な刺激でも生じるかについて検討した。
介入は両側の母指外転運動をを同時に行う（BAT）、一側の母指外転と対側の末梢神経刺激（FES）、一側の母指外転と同側皮質（対側肢の誘発領域）への経頭蓋磁気刺激（TMS）の3課題とし、それぞれ0.2Hzの頻度で30分間（各360回）行った。
計測パラメータは安静時閾値（RMT）、運動誘発電位（MEP）皮質内抑制（SICI）皮質内促通（ICF)とした。これらパラメータについて、介入前（pre test）および介入終了直後（post0）、20分後（post20）、40分後（post40）、60分後（post60）に計測した。
全ての介入において介入前後のRMTに変化はみられなかった。MEPは全ての介入で介入直後から増大し、その傾向は60分程度持続した。ICFも全ての介入で増加したが、20分程度から減衰した。SICIは介入直後から60分後まで抑制される傾向がみられたが、個人差が大きかった。
自発的なBATによって運動皮質の活動に変化が生じることは知られていたが、一側肢の随意運動と対側へのFESやTMSと左右皮質をまたいだpaired stimulationによよっても同様の変化を生じさせることが確認された。この変化が60分程度持続することから、いわゆるLTP-like plasticityを生じたものと推測される。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

機器の故障・修理などで、当初の計画よりやや遅れて進行していたが、研究分担者の追加などにより、キャッチアップできてきている。まだ全ての介入課題を終了できた被験者数は十分とは言えないが、多くの被験者があと1課題ずつ残しているという状況であり、近いうちに機能評価のデータ計測は終える見込みである。解析についても同時進行で進めており、ほぼ当初の予定通りに進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

FES、TMS介入ともにBATとほぼ同様の効果が確認できた。残りの被験者のデータ測定を早急に進め、成果については学会、論文等にまとめ社会へ発信していく。
皮質の機能的変化が実際のパフォーマンスに影響するかについても確認する必要があり、反応時間など行動学的パラメータの評価を進める予定である。

Causes of Carryover

前年度は初年度の機器の故障によるトラブルで生じた遅れを取り戻す為に、既存の機器で計測可能なデータ計測を重点的に行った。今年度はより効率的に残りのデータ計測・解析を進めるために必要な機器、解析ソフトウエア等の整備を進める。また、前述の理由により、学会発表、論文投稿も行えなかったが、今年度は積極的に研究成果の社会発信を進める予定である。