Development of a new rehabilitation using virtual reality and transcranial direct current electrical stimulation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K11205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Kubota Masafumi 金沢大学, 保健学系, 准教授 (60422672)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 長宗 高樹 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (80397827) ; 松尾 英明 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 理学療法士 (60529387) ; 渡部 佑有子 福井大学, 学術研究院医学系部門(附属病院部), 作業療法士 (60795087)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: バーチャルリアリティ / 経頭蓋直流電気刺激 / 脳卒中

Outline of Final Research Achievements

We constructed a virtual reality system to enable the Box and Block (BBT) and Nose Finger test (FNT), which are used worldwide as the standard for evaluating upper limb paralysis and motor control function in stroke
First, we verified the differences between the real and VR environments in healthy subjects, and showed that not only motor trajectories but also frontal lobe activity differed between the two tasks.
Furthermore, we showed that the combined use of transcranial direct current stimulation (tDCS) had an effect on brain activation. In addition, we performed virtual reality BBT on stroke patients and showed that their motor trajectories were distinctive, indicating the possibility of objectively identifying improvement in motor paralysis.

Free Research Field

神経リハビリテーション

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果より，仮想現実での運動課題は，現実環境とは異なる脳活動を示した。前頭葉機能障害をクリティカルに抽出できることや，前頭葉含めた脳ネットワークの機能強化といった目的で仮想現実空間が適している可能性を示したことは学術的意義がある。
さらに，経頭蓋直流電気刺激や末梢神経電気刺激によって脳機能コンディションを高めておくことで，仮想現実での運動課題中に高い脳活動を促せる可能性が示せた。これは，脳卒中などの中枢神経リハビリテーションにおいて重要な知見である。
また，仮想現実での動作軌跡解析から，運動麻痺の簡易的な客観的を行える可能性を示すことができ，仮想現実を臨床導入するメリットが明確となった。