Development of an innovative gait intervention approach based on spatio-temporal brain network analysis

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22804
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 59:Sports sciences, physical education, health sciences, and related fields
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Nojima Ippei 信州大学, 医学部, 准教授(特定雇用) (20646286)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菅田 陽怜 大分大学, 福祉健康科学部, 講師 (30721500) ; 金沢 星慶 東京大学, 大学院情報理工学系研究科, 特任助教 (60744993) ; 松井 佑介 名古屋大学, 医学系研究科(保健), 准教授 (90761495)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: 脳筋ネットワーク / リハビリテーション / 歩行 / 立位動作 / コヒーレンス

Outline of Final Research Achievements

The aim of the current project was to develop a new rehabilitation approach to improve gait function by adjusting neural activity through real-time analysis and presentation of network information on brain and muscle activity during the intervention. The analysis program incorporated a method for capturing temporal changes in muscle activity control during walking movements and extracting appropriate cortico-muscle networks. Intervention examinations using a developed feedback system suggested that subjects who could voluntarily control the strength of the corticomuscular coherence could improve their behavioral performance. On the other hand, these results suggested that this feedback system needed to improve its operability using other feedback methods, and will continue to be considered.

Free Research Field

リハビリテーション

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

脳卒中やパーキンソン病といった神経障害による歩行機能低下を改善するためには、脳を含む神経系の活動を適切に調整する必要がある。一方で、歩行時の脳筋活動の関係については、近年その重要性が広く認識されてきているが、まだ十分な知見が得られていない。本研究で開発したフィードバックシステムは、運動中の脳活動と筋活動のネットワークを可視化することで自身の活動を調整するものであり、歩行時の神経ネットワークの関与をより深く検討できるものと考える。また、これまで運動中の神経活動への効果的なアプローチのなかったリハビリテーション介入の新たな可能性を示すことができたものと考える。