筋疲労と運動学習が大脳の運動野および感覚野の可塑的変化に及ぼす影響

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21300216
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 丸山 敦夫 Niigata University of Health and Welfare, 健康科学部, 教授 (80117548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川平 和美 鹿児島大学, 医歯学総合研究科, 教授 (20117493) ; 衛藤 誠二 鹿児島大学, 医学部・歯学部附属病院, 講師 (70295244)
• Keywords: 筋疲労 / タイピング / 組み合わせ運動学習 / 運動野皮質内抑制

Research Abstract

二重TMSを用いた運動学習に対する可塑的変化の評価法は、皮質脊髄路の興奮性増大や神経伝達物質であるGABAの関与する皮質抑制の低下と関連すると言われる。LTP機序に示される膜の興奮性変化やシナプス強化の増大の表示として、皮質抑制の付随した調整として通常解釈されている。この研究の特徴的な視点は、筋疲労が起こすSICI低下と運動学習で起こるSICI低下との組み合わせが大脳運動野皮質内の可塑的変化を引き起こす点にある。さらに、筋疲労や学習の可塑的変化が起こる機序に重要な役割を果たすと考えられる感覚野の興奮性変化をみていく点にある。これはヒトにおける研究でも、身体教育の脳神経科学という観点からも、筋疲労や運動学習を運動-感覚連関を含めて進める研究として位置づけされる。本研究の目的は、運動技術の獲得には、繰り返しの技能練習に加えて筋疲労に至るまでの繰り返しの重要性を明らかにし、脳の運動野-感覚野の可塑性がより確かな運動技能を身につけるには必要であることを明らかにしようとする試みである。
一年目の10分間のタイピング練習-2分間の両手グリップ(約40%MVC)運動による筋疲労-10分間のタイピングの組み合わせを行わせた結果、1回目のタイピング練習後および筋疲労後では有意なSICIの低下はみられなかった。しかし、2回目のタイピング後には有意なSICIの低下がみられた。10分間という短時間の技術練習や2分間の筋疲労ではSICIの低下が出現しなかった。その後の10分間のタイピング練習では皮質内への興奮性変化は起こし、回復後にも有意な低下が続いた。2分間という筋疲労を加え、負荷をかけた状態での10分間のタイピング練習後には皮質内興奮性を変化させることができた。組み合わせによって長い時間タイピング練習をしなくとも短い筋疲労を加えることで皮質内抑制の変化を引き起こす可能性が示された。