運動学習時の脳周波数モデルの解明と新規ニューロモジュレーション介入戦略の構築

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K19423
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 濱田 裕幸 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (70837351)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: リハビリテーション / 運動学習 / ニューロモジュレーション / 経頭蓋電気刺激 / 脳波

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、脳卒中後の片麻痺者に対するリハビリテーションと多くの類似点を有する運動学習と、脳の神経活動への修飾作用を有するニューロモジュレーション手法(特に経頭蓋電気刺激)に着目した。
運動学習時に脳の運動に関連する領域のみならず、複数の領域の活動が観察されるが、習熟過程における脳活動の経時的変化は不明な点が多く、経頭蓋電気刺激の最適な介入方法は同定されていない。そこで本研究は、運動学習の段階に応じた脳活動の特徴を理解するために、脳波を用い、周波数の特徴を探索し、その特徴に基づく、経頭蓋電気刺激による介入方略を構築することを目的としている。
令和2年度は、健常者の手の巧緻動作の運動学習に伴う、脳波活動の特徴の探索を試みた。具体的には、参加者は、非利き手での掌上で2つの球を回転させる球回し課題を合計20分間実施し、その間の脳波を計測した。運動学習中の特徴的な成分の抽出と、学習過程における脳波の周波数帯の比較を実施した。結果として、運動学習中の特徴的な成分は、運動学習の各段階において、差は認められず、類似性を有した神経活動が生じていることが示された。
一方、現解析手法では、習熟度の個人差を考慮できていないため、令和3年度は、行動学的データ(球回しの回数と筋電図データ)を基にした、個人間の習熟度を考慮した解析にて、脳活動の特徴を抽出する。さらに、経頭蓋電気刺激による最適な刺激位置と周波数帯を同定し、介入効果の検証を実施する。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

セットアップに時間を要したが、実験開始後はデータ取得と解析をスムーズに遂行することができた。

Strategy for Future Research Activity

運動学習の効果を高める経頭蓋電気刺激の方法を確立するために、以下の実験を進める。
1. 行動学的データを基に、運動学習の習熟度の個人差を考慮した脳波の解析を行う。
2. 健常者の運動学習に対し、1によって導き出された経頭蓋電気刺激による介入を行い、有効性を検証する。

Causes of Carryover

研究遂行にあたって、経頭蓋電気刺激装置の購入時期を令和3年度に変更したため、次年度使用額が生じた。