2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study of cerebral cortex activation effect during weight-bearing standing-shaking-board exercise in combination with electrical muscle stimulation and tDCS
| Project/Area Number |
17H02140
|
|---|
| Research Institution | Kibi International University |
|---|
Principal Investigator |
河村 顕治 吉備国際大学, 保健医療福祉学部, 教授 (40278974)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加納 良男 吉備国際大学, 保健福祉研究所, 教授 (70116200)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 電気刺激 / 周期的身体揺動刺激 / 経頭蓋直流電気刺激 / 認知機能 / ニューロリハビリテーショ ン / サルコペニア / 近赤外線脳血流測定 / 3次元動作解析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
1．電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動の姿勢制御解析と筋活動解析が行えるシステムの構築
本学に整備されたMAC 3D動作解析システム（Motion Analysis）に小型低容量フォースプレート（テック技販・TF-3020）2枚を追加して、電気刺激併用型荷重立位周期的揺動装置による姿勢制御の解析を行った。得られた運動データを筋骨格モデル動作解析ソフトウェア（nMotion musculous）にて逆運動学解析・逆動力学解析を行い身体重心動揺の３次元的解析および筋張力シミュレーション解析を行った。荷重立位で被験者を前後に振り幅8cmで揺動させると、搭乗板が前方へ移動したタイミングで下肢前面の筋群に活動が起こり、搭乗板が後方へ移動したタイミングで下肢後面の筋群に活動が起こった。スピードが速いほど強い筋収縮が起こり、膝を屈曲するとさらに強い筋収縮が起こった。
2．電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動に二重課題実施の有無による近赤外線脳血流測定装置(NIRS)を用いた大脳皮質活動の解析
健常被験者を対象として、電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動を行った時の前額部の大脳皮質の活動を携帯型近赤外線脳血流測定装置（DynaSense・PocketNIRS HM）を用いて解析した。計測時の条件としては単純に電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動を行った時と、0から9までの数字を1秒間隔で、できるだけ不規則に考える「random number generation task」を同時に行う二重課題実施時の2つの条件で計測を行った。オキシヘモグロビンとデオキシヘモグロビンの濃度変化量を測定サンプリング60Hzで計測したところ、二重課題実施時の方が有意にオキシヘモグロビン濃度が増加した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２９年度は電気刺激併用型荷重立位周期的揺動装置を用いた運動に二重課題負荷の有無でどのような差異が出るか３次元動作解析装置と電気刺激応答筋電検出器で姿勢制御解析と筋活動解析が行えるシステムを構築するとともに近赤外線脳血流測定装置(NIRS)を用いて大脳皮質の脳血流を計測して評価することを計画したが、これらはほぼ達成できた。
動作解析においては2枚の小型低容量フォースプレート（テック技販・TF-3020）を導入したことにより、両下肢のそれぞれの床反力を独立して計測することが可能になった。これにより荷重立位周期的揺動装置による揺動運動時の逆動力学解析ができるようになり、筋骨格モデル動作解析ソフトウェア（nMotion musculous）にて筋張力シミュレーション解析が行えた。
近赤外線脳血流測定装置は当初はポータブル式前頭葉8chNIRS「OctaMon」を計画していたが、予算の縛りで2chNIRS「PocketNIRS HM」に変更を余儀なくされた。しかし、認知機能に関わる前頭葉の解析は2chNIRSでも可能であった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
立位姿勢制御においては多重感覚情報変化を統合するために一定の注意配分や認知機能が必要である。このことは二重課題法を用いた姿勢制御研究によって証明されている。高齢者において単純な立位姿勢保持時に数字の逆唱や語想起などの認知課題を同時に遂行させると姿勢動揺が増大することが確認されている。逆に二重課題法を姿勢バランス訓練として用いた研究では身体機能面だけでなく注意能力の向上も認められたと報告されている。高齢者は情報処理能力が低下するため、二重課題を用いた練習も効果的であるとされている。しかし、認知症のある高齢者では二重課題による運動は実施が困難であるため、tDCS（経頭蓋直流電気刺激）を用いて直接大脳皮質を刺激して認知機能改善に効果があるかどうかを明らかにする。これまでに電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動に二重課題を実施した時の大脳皮質刺激効果を検討したが、tDCS（経頭蓋直流電気刺激）併用時の脳血流機能改善効果を近赤外線脳血流測定装置(NIRS)を用いて検討する。左運動野への1mA、10分間のtDCSアノーダル刺激は、右手正中神経刺激でP25/N33、N33/P40成分の振幅増大を示しそれは60分間継続したという報告(Matsunaga K, 2004)があり、二重課題を実施した時と同等以上の効果が得られるのではないかと期待している。
さらに、最終年度には 電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動のみを行う群と電気刺激併用型荷重立位周期的揺動運動にtDCSを負荷した群とで約３ヶ月間のトレーニングを行い、筋力やバランス能力、認知機能の改善に差が認められるかどうかを検討する。
|
