2019 Fiscal Year Research-status Report
Does neuromodulation recover central fatigue ?
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18K10970
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| Research Institution | Uekusa Gakuen University |
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Principal Investigator |
遠藤 隆志 植草学園大学, 発達教育学部, 准教授 (80510594)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ニューロモデュレーション / 中枢性疲労 / 経頭蓋直流電流刺激 / 運動パフォーマンス / 皮質運動野 / 運動制御 / 疲労回復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
持続的な高強度運動において脳などの神経系を要因とした中枢性疲労は発現し、運動後もすぐに回復せずに脳の興奮性の低下などが継続される。この運動後も継続される疲労ならびに中枢性疲労の生理的および機能的意義、およびその効果的な回復方法については未解明である。そこで、近年、脳を微弱な直流電流で刺激してその興奮性を変化させることで運動機能に有益な効果が実証されているニューロモデュレーションを高強度運動後の回復期に用いて、皮質運動野の興奮性の変化および運動パフォーマンスの回復について検証し、運動終了後も継続する中枢性疲労の生理的および機能的意義を解明することを目的とする。
本年度は、高強度運動後の経頭蓋直流電流刺激によるニューロモデュレーションがその後のペダリングパフォーマンスに与える影響について検証を行った。高強度運動として、被験者は、トレーニングマシン上で両脚による最大努力でのレッグエクステンションを行った（15回×8セット）。その後、被験者の頭頂部および右前頭眼窩部に電極（50mm×70mm）を貼付し、頭頂部が陽極もしくは陰極になる経頭蓋直流電流刺激を行った（2mA、15分間）。また、電極のみを貼付し実際には最初の30秒間しか刺激を与えない疑似刺激も行った。高強度運動および経頭蓋直流電流刺激の前後において、膝伸展の最大筋力の計測を行った。これら3つの刺激条件については、1週間以上の間隔をあけてランダムに実施された。これらの経頭蓋直流電流刺激後に30秒間の全力ペダリング運動を行い、最大および平均ペダリングパワー、疲労因子などのペダリングパフォーマンスを計測した。その結果、経頭蓋直流電流刺激によるニューロモデュレーション後で疲労因子の軽減が認められ、ニューロモデュレーションによる中枢性疲労の回復効果が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年度の予備実験をさらに重ねることで、本実験のプロトコルを完成することができ、今年度は高強度運動後に経頭蓋直流電流刺激によるニューロモデュレーションを被験者に与え、そのペダリングパフォーマンスに対する疲労回復効果を検証する本実験の1つに着手することができた。実験は順調に行われていたが、新型コロナウィルス蔓延の影響を受けて実験が中止となり、現在まで実験が再開できずに実験途中の状態になっている。しかしながら、本実験を開始し、途中ではあるが、有意傾向のある結果を得ることはできている。また一方で、経頭蓋直流電流刺激によるペダリング運動に対するニューロモデュレーション効果については、共同研究において成果をあげており、その知見を広げることができている。以上のことを勘案し、研究全体の進捗状況および目的の達成度としては、やや遅れていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験が再開できるようになった後、現在実験途中の状態となっている高強度運動後に経頭蓋直流電流刺激を用いたニューロモデュレーションによるペダリングパフォーマンスの回復効果に関する実験を早急に再開する。また、現在のプロトコルに高強度の定電流刺激装置を使用して筋を刺激する単収縮外挿法による中枢性疲労の計測も用いて、高強度運動後の中枢性疲労の詳細な変化についても明らかにする予定である。さらに、現在よりもスポーツの動作に近い運動パフォーマンスを運動課題に用いて、ニューロモデュレーションによる中枢性疲労回復効果に関して広く実証し、中枢性疲労の回復方法の開発に繋げる予定である。
しかしながら、現在までにヒトを対象にした実験再開の目途は立っておらず、今年度の前期は実験を再開できない可能性が高い。このため今年度の計画通りに本研究を進めることが出来るか不透明な状態にある。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染防止のために実験が途中で停止されたため、実験データ整理を行う研究協力者への謝金および論文投稿のための費用（英文校正費など）が使用できずに次年度使用額が生じることとなった。本年度は、実験を計画的に遂行することで、データ計測および整理を行う研究協力者および実験被験者の謝金として利用するとともに、データ解析を進めて、論文投稿のための費用（英文校正費など）として使用する予定である。
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