2020 Fiscal Year Final Research Report

Development of water immersion (WI)-neuromodulation for facilitation of motor learning with the activation of cholinergic neural activity in basal ganglia

Research Project

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Project/Area Number	18H03134
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research Institution	Niigata University of Health and Welfare
Principal Investigator	Sato Daisuke 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 教授 (60544393)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小島翔新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (10780330) 山代幸哉新潟医療福祉大学, 健康科学部, 准教授 (20570782) 大鶴直史新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 准教授 (50586542) 丸山敦夫鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (80117548) 大西秀明新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90339953)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	大脳基底核 / コリン作動系 / 浸水 / 運動学習
Outline of Final Research Achievements	This study aims to answer the following questions: I. How can we assess and regulate basal ganglia cholinergic effects non-invasively? II. How can we predict who is likely to benefit and how can we promote motor learning? Based on our previous results, we aimed to develop an immersion neuromodulation that enhances basal ganglia cholinergic activity and promotes motor learning. Three results were obtained as followed: 1) the paired pulse paradigm with peripheral electrical stimulation and transcranial magnetic stimulation may allow indirect assessment of striatal cholinergic activity; 2) axillary immersion at 35°C is the immersion condition that most alters the whole brain cholinergic system, including the primary somatosensory cortex and basal ganglia; and 3) 15 minutes of immersion may enhance plasticity of the primary motor cortex and promote skill retention in motor learning.
Free Research Field	スポーツ神経生理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	大脳基底核のコリン作動系を非侵襲的に評価することや神経活動を調整することは極めて難しい。本研究の成果の一つである大脳基底核コリン作動系を評価する指標は、大脳基底核障害を有する患者の病態評価に応用できる可能性がある。また、浸水といった非侵襲的な手法で大脳基底核コリン作動系を調節できれば、ヒトの学習や記憶に関する研究の手法として活用できる。さらに、今後、臨床研究を進めることで、急増する精神疾患患者の病態把握やリハビリテーション効果を促進する手法としても応用できる可能性がある。