2017 Fiscal Year Research-status Report
直流電気刺激と高頻度皮膚電気刺激の併用による歩行周期の可塑的変化について
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16K01593
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
小宮山 伴与志 千葉大学, 教育学部, 教授 (70215408)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 歩行運動 / 高周波電気刺激 / 直流電気刺激 / 歩行周期 / 可塑的変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度における研究では、平成28年度の実験が比較的順調に実施できたため、平成28年度に実施した実験を継続し、被験者数を増やすことによって結果の信頼性を高めることを主眼として進めた。加えて、新たな高頻度電気刺激の部位と歩行周期に関する実験に着手した。
被験者は健康な成人男性9名であり、実験は倫理委員会の承認を得るとともに、被験者に事前に実験の目的と方法を十分に説明し、実験参加の同意を得た後に実験を行った。大脳皮質運動野（M1) に対するtDCSは、トレッドミル歩行開始前に、座位にてM1上の電極を陽極、陰極もしくは偽刺激として20分間(刺激強度2mA)与えた。3種類の異なるtDCS刺激による実験は、3日以上間隔を開け、異なる日に行った。足底面高頻度電気刺激（HFS）は内足前方部(f-M)に1ms幅の矩形波電気刺激を333Hzで刺激時間200ms、歩行周期の接地相後半から離地相前半の切り替え期間に与えた。
接地相後半にf-MにHFSを与えながら10分間トレッドミル歩行を行うと、歩行中から歩行周期、接地相、離地相の各時間は、刺激前のコントロールに比して増大した。また、刺激20分後までその増大効果が持続した。一方、M1に対する陰極(Cathodal) tDCS後に、f-MにHFSを与えた場合、歩行周期と接地時間に対する効果が減弱した。また、陽極(Anodal )tDCS後は、偽(Sham)刺激に比して、f-Mに対するHFS効果の持続時間が10分間程度延長する傾向にあった。しかし、離地相に対するHFSは3種の異なるtDCS間で有意な相違は見られなかった。
これらの結果は、足底の特定部位に対する高頻度電気刺激による歩行周期の変化には大脳皮質運動野が関与しており、異なる極性のtDCSによって特定の歩行周期に可塑的変化を生じさせることが可能であることを示している。
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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
歩行周期の接地相後半から離地相前半に、足底面内足前方部に高頻度電気刺激を与えると、接地相ならびに離地相が延長し、結果として歩行周期全体が延長されることが、我々の先行研究で明らかになっている。平成28年度の研究では、これまでの知見を確認するとともに、事前の大脳皮質運動野に対する直流電気刺激による興奮性変化は、足底部に対する高頻度電気刺激によって引き起こされる歩行周期の可塑的変化を促進もしくは減弱させる効果を有する事を明らかにすることができた。
平成29年度は、平成28年度研究が順調に進んだため、tDCSの刺激条件を増やすとともに、結果の信頼性を高めるために被験者数を増やすことに主眼を置いた。結果的には、平成28年度研究の再現性を確認するとともに、3種類の異なるtDCS刺激を用いることにより、刺激条件の違いによる効果を明らかにすることができた。また、現在、異なる歩行周期(離地相後半）と足底部位(足底踵部）に高頻度電気刺激を加えることにより生じる歩行周期の変化に対するtDCSの効果を判定する実験を開始している。 これまでの結果では、足底前方内側部で得られた結果とは異なるデータが出てきている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で、tDCSによって足底部に対する高頻度電気刺激によって生じる歩行周期の修飾作用を可塑的に変化させることが可能であることが明らかになった。現在、異なる歩行周期(離地相後半）と足底部位(足底踵部）に高頻度電気刺激を加え、tDCSの効果を判定する実験を開始している。平成30年度は、足底の刺激部位を変更し、足底踵部に高頻度電気刺激効果を確認するとともに、その効果に対するtDCSが及ぼす効果について詳細に検討を行う予定である。
既に、実験システム、計測方法等の問題点はほぼ解消されおり、実験を円滑に行える状況となっている。従って、平成30年度の研究を着実に推進させ、信頼性の高い実験結果を得ることが重要であると考えられる。
加えて、本研究課題で得られた知見を英文学術差しに投稿可能となるように、平成28年度および29年度の結果をまとめるとともに、早急に平成30年度の実験を実施し、とりまとめを行うことが重要なポイントであると考えている。
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Research Products
(4 results)
