Development of a new quantitative index for motor learning using network analysis of brain and joint motion

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K11205
• Research Institution: Kansai University of Health Sciences
• Principal Investigator: 備前 宏紀 関西医療大学, 保健医療学部, 助教 (50828770)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 冨山 直輝 星城大学, リハビリテーション学部, 准教授 (00367872) ; 山田 和政 星城大学, リハビリテーション学部, 教授 (20367866) ; 水野 由子 (松本由子) 兵庫県立大学, 情報科学研究科, 教授 (80331693) ; 木村 大介 関西医療大学, 保健医療学部, 准教授 (90513747)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 運動学習 / 近赤外分光計測法 / 脳内ネットワーク

Outline of Annual Research Achievements

運動学習課題に系列反応時間課題を使用し，系列反応時間課題実施中の脳活動を近赤外分光計測（Near Infrared Spectroscopy: NIRS）にて計測し，運動学習に伴う脳活動の変化を予備的調査した．
実験に用いた系列反応時間課題は，画面に映し出された4つの枠を左から1，2，3，4と命名して，その内１つの枠内に印が点灯し，点灯された印の箇所と対応するボタンを押す課題とした．そして，運動学習のパフォーマンス判定として，印の点灯からボタンを押すまでの反応速度を記録した．印の点灯される順序は3-4-1-2-4-1-3-4-2-1・・とし，被験者にはランダムに点灯されているように見えるが，点灯される順序は，その前の試行での印の点灯の位置によって，さまざまな確率で点灯されるよう設定した．
NIRS計測では，プローブの装着位置は，国際10-20法を基準にして，3×11ホルダーの中央最下段をFpzに合わせ装着し，関心領域を左右の前頭眼窩，前頭極，背外側前頭前野，側頭極，上側頭回，中側頭回，下前頭回，補足運動野と設定した．なお，チャンネル位置と脳領域部位の同定にはバーチャルレジストレーションを用いた．
実験の流れは，練習前課題としてNIRS測定下で系列反応時間課題を実施し，次に，5分間の練習を行い，最後に練習後課題として，再度NIRS測定下で系列反応時間課題を実施した．
現在，運動学習に伴う脳活動の変化をグラフ理論を用いた脳内ネットワーク解析を実施中である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルスによる影響で被検者の募集に時間が掛かったため，遅れている．

Strategy for Future Research Activity

今後，被験者を増やし，脳内ネットワークに併せて関節運動ネットワーク解析も実施していく．

Causes of Carryover

データ解析は次年度実施するため，データ解析に必要なパソコン，ソフトウェアを翌年度に使用する計画である．
また，新型コロナウイルスの影響により学会や共同研究者との打ち合わせがリモートでの実施になったため，旅費が必要でなくなった．