Elucidation of the brain-motor coupling mechanism for detecting fall risk biomarkers

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K12889
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
• Research Institution: Oita University
• Principal Investigator: KAWAKAMI Kenji 大分大学, 福祉健康科学部, 客員研究員 (00756380)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿南 雅也 大分大学, 福祉健康科学部, 准教授 (10517080) ; 松下 光次郎 岐阜大学, 工学部, 准教授 (30531793) ; 菅田 陽怜 大分大学, 福祉健康科学部, 准教授 (30721500) ; 河上 敬介 大分大学, 福祉健康科学部, 教授 (60195047)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 転倒 / 姿勢制御 / 重心動揺 / 脳波 / 筋電 / 周波数カップリング

Outline of Final Research Achievements

We evaluated the frequency coupling among center of pressure (COP), sway, electromyogram, and electroencephalograph during static standing under three conditions: eyes open, eyes closed, and visual stimulation using virtual
reality. We compared the results between young and older adults to identify fall risks in the latter. The following results were obtained: cortico-muscular coupling in the high-frequency band, cortico-COP coupling in both the low- and high-frequency bands while standing with the eyes open, and COP-muscular coupling in both the low- and high-frequency bands while standing with eyes closed and during visual stimulation using virtual reality were significantly more synchronized in older adults than in the younger group. These results suggest that older adults adopt different postural control strategies than young adults because of a decline in postural reflexes and visual sensory processing.

Free Research Field

理学療法

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

直立姿勢で安定した静止立位を保持するためには、あらかじめ認知された情報を基にしたフィードフォワード制御と感覚によるフィードバック制御があり、運動情報と感覚情報が統合されなければならない。しかし、高齢者の姿勢制御では加齢変化により姿勢反射の低下、視覚機能の低下、前庭覚の低下、深部感覚の低下、運動速度の低下など姿勢制御機能が低下する。本研究では、同様の課題でも高齢者は若年者と異った姿勢制御機構でバランス維持させていることを示した。しかし、追跡調査では転倒者がいなかったためバイオマーカーの特定には至らなかった。今後、転倒前後の測定を行うことで易転倒性のバイオマーカーが特定できる可能性があると考える。