2019 Fiscal Year Annual Research Report
Does variability response of neural synaptic plasticity induction in motor cortex determine individual difference of scores in motor learning?
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18H03170
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
丸山 敦夫 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 客員研究員 (80117548)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山代 幸哉 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 准教授 (20570782)
濱田 雅 東京大学, 医学部附属病院, 助教 (40708054)
塗木 淳夫 鹿児島大学, 総合科学域総合教育学系, 准教授 (50336319)
佐藤 大輔 新潟医療福祉大学, 健康科学部, 教授 (60544393)
衛藤 誠二 鹿児島大学, 医歯学域医学系, 准教授 (70295244)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 経頭蓋磁気刺激 / 神経可塑性 / 下肢筋力調整 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度で計画した実験では、課題①手指筋（FDI筋）と下肢筋の右前脛骨筋（TA））と腓腹筋(GM)での筋力調整学習と三電流方向のTMS（磁気刺激）で刺激するMEP AP－LM潜時差異（AP－LM（後→前）―（横→中側））(variability) および神経可塑性をみる運動野興奮性（SICIおよびSICF）の関係を測定した。実験は前年度からのFDI筋の把持筋力調整の継続実験（被験者10名）および下肢筋である右TAとGMの静的筋力調整学習実験（被験者18名）を行った。課題②連続型運動学習である系列反応時間課題（SRTT）の連続型運動学習実験は実験準備途中であった。
課題①の実験結果では手指筋力調整の学習前後には右FDI筋のMEP AP-LM潜時(ms）とSICIの変化率（％）の間、およびSICIの変化率（％）と筋力調整誤差（N・80sec/N/9.8・kgf）との間に、共に密接な関係が認められた（r=0.900, p<0.01; r=0.609, p<0.01）。下肢筋力調整の学習前後には右TAのMEP AP-LM潜時(ms)とSICI変化率にも密接な関係が認められた(r=0.869, p<0.01)。また、FDI筋とTA筋のMEP AP-LM潜時の間にも有意な相関関係が認められた(r=0.838, p<0.01)。このことは、筋力調整力の個人差は、神経可塑的変化の大きさに影響を受け、その可塑的変化の大きさは神経シナプスのMEP AP－LM潜時variabilityに規定されている可能性があること、個人の上肢と下肢との間の神経シナプス可塑性のＩ-波潜時は個人内特有の反応を示すことが推察された。
SRTT実験として、この課題内容の複雑性や練習期間の妥当性を検証したが、神経可塑性とSRTTの実験まで至らなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
SRTTの実験に至らなかった理由として、本年度の前半期（5月～10月）には、主に昨年度に続き、新潟医療福祉大学で被験者の募集、手指での筋力調整の運動学習と神経可塑性評価の追加実験を行った。手指の筋力調整実験は、十分な被験者数を確保でき、本研究仮説を一部裏付ける成果を得て国内外の学会発表ができた。後半期に（11月～3月）には鹿児島大学リハビリテーション医学講座での実験準備し、下肢部の前脛骨筋、腓腹筋の足底筋群筋力調整の学習実験を行った。しかし、実験環境が新潟での大学とかなり異なり、被験者募集、磁気刺激ならびに筋電図測定の準備に手間取り実験開始に時間がかかった。遅れて実験開始となったが、下肢での筋力調整学習でも順調に手指筋力調整学習実験と同様な結果を得ることができた。
二つの実験の結果を受け、さらに同じ人の上肢と下肢の運動野部位の神経シナプスのMEP AP－LM潜時variabilityの追加測定も行った。そのため、課題②連続型運動学習の系列反応時間学習（SRTT）の課題作成が遅くなり次年度に回すこととなった
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の実施計画は、2020年度前半期（5月～9月）には、やり残した課題②連続型運動学習の系列反応時間学習（SRTT）を実施し、この学習後の運動野興奮性のSICI低下変化率の差異およびMEPAP－LM潜時差との関係を継続して実施する。さらに、後半期（10月～3月）には、課題③MEPAP－LM潜時差とrTMS法のTBS( theta burst stimulation)による皮質内抑制低下の変化率の反応差異の関係を検討する予定である。さらに足底筋群の運動誘発電位の潜時の精度を確認するために、その基礎実験として、前脛骨筋の表面筋電図MEPAP－LM潜時差と針筋電図の運動単位発火時間の関係を追加実験する予定である。
複数の実験から推進できる点は、神経可塑性と運動学習の研究成果をまとめることである。これら実験成果は、①運動学習成績の個人差は、運動野運動野皮質内抑制変化率からみた神経可塑性個人反応差異と密接に関係し、②上肢と下肢の運動野の異なる部位でも筋収縮中の運動誘発電位I-波のMEPAP－LM潜時差の個人差つまりvariabilityは可塑性個人反応差と密接に関係したというものである。これらの結果をより深めるため、MEPAP－LM潜時差variabilityとTBSによる神経可塑性個人反応差異の関係をさらに実験し、運動学習の個人差に対する神経可塑性の背景を裏付けるように実施していく。
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