2021 Fiscal Year Research-status Report
空間注意を伴う運動により増大する脳活動領域：頭蓋内電極を用いた検討
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21K11271
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| Research Institution | International University of Health and Welfare |
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Principal Investigator |
文室 知之 国際医療福祉大学, 福岡保健医療学部, 講師 (30727079)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松橋 眞生 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40456885)
萩原 綱一 国際医療福祉大学, 福岡看護学部, 准教授 (00585888)
赤松 直樹 国際医療福祉大学, 医学部, 教授 (10299612)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 脳波 / 頭蓋内電極 / 運動 / 空間注意 / 事象関連同期／脱同期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脳波計測中の随意運動では運動野でα~β波帯域の事象関連脱同期(ERD)が記録される。近年、ERDを計測して四肢に装着したロボットにより運動をサポートするブレイン・マシン・インターフェイス(BMI)の研究が盛んである。しかし、重度の運動障害をもつ障がい者や患者ほどERDの出現が抑制され、BMIの適用が難しい。
過去に我々は、運動時のERDが頭頂・後頭部で増大する空間注意条件を調査した。本研究では術前検査目的で頭蓋内脳波を検査中のてんかん患者に協力を得て、空間注意を伴う運動課題を実施する。これによりERDの増大する脳部位をより詳細に検討する。
本研究にて被験者は脳波計測中に空間注意を伴う運動課題を行う。まず予備的計測として健常者を対象に頭皮上電極を用いて同課題遂行中の脳波を計測した。その後、計測方法や課題の提示条件を調整し、てんかん患者を対象とした頭蓋内脳波計測を行った。被験者は座位で前方のモニターを見ながら自己ペースで右手関節伸展運動を行った。モニターには時計回りに3秒で1周する視覚指標が表示され、被験者は運動後に手元のトラックボールを操作してモニター内のカーソルを移動させ、運動開始時点の指標位置を答えた。運動開始時点の指標位置によって試行を二群に分け、それぞれの脳波について運動開始前3秒間の時間周波数解析を行った。
頭蓋内脳波を計測した患者10人のうち5人で、運動開始時点の指標位置が左半視野の試行では右半視野に比してα-ERDは増大傾向を示した。これらのERD変化は頭蓋内電極のうち中心溝近傍の前頭葉や頭頂葉皮質に留置された電極で明瞭であった。残りの4人は指標位置の左右によるERDに大きな差はみられず、1名は逆の傾向となった。
運動準備段階のα-ERDで示される視空間的負荷は、注意対象の移動方向や位置によって増減することを示唆した。今後も計測を続けるとともに、ERDの増減に影響する空間注意条件について精査を進める。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
術前検査目的で頭蓋内電極を留置した難治てんかん患者計10名から協力を得て、空間注意を伴う運動課題を実施中の脳波を計測した。解析結果は下記の点で予備的計測から得られた結果と概ね一致した。１）α-ERDの出現部位：予備的計測では頭皮上中心部から後頭部に渉る後半球で広く出現した。頭蓋内記録においては主に中心溝近傍の前頭葉や頭頂葉皮質で出現した。両分布は概ね重複すると考えられた。２）α-ERDの出現時間・強度の変化：頭皮上（予備的計測）、頭蓋内記録ともに、運動開始時の指標位置の左右視野と指標の移動方向により出現時間・強度が変化した。つまり、α-ERDは頭皮上・頭蓋内記録の両方で空間注意条件による影響を受けることが示唆された。
これまでの記録では事前の想定と矛盾しない結果が得られており、現時点ではほぼ予定通りの症例数を蓄積している。今後も順次データ計測・解析を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も引き続き頭蓋内脳波の計測を続けて、空間注意条件によるα-ERDの増減にどのような生理的意義があるのか解明を進める。
頭蓋内電極の留置部位は術前検査目的で決定されるため、本研究で対象となるてんかん患者には運動・空間注意の関連領域以外にも電極が留置されている。これまでの解析結果では主に中心溝近傍の前頭葉および頭頂葉皮質からERDが出現したが、一部の症例ではこれらの周辺部位からもERDが記録された。また、α波以外の周波数帯域からもERDの出現が認められている。今後はこれまでのデータ計測・解析を継続するとともに、これらの解析結果が示す背景についても検討する。
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| Causes of Carryover |
旅費として使用した金額が予定額を下回った。これは、所属以外の協力施設でのデータ計測や学会発表など、遠隔地へ移動する機会が予定より少なかったためである。また、より高度な信号処理負荷に耐える解析用コンピュータの購入を予定しているが、現時点では症例蓄積が十分ではないため次年度以降に繰り越した。
次年度予算として、データ保存用の記憶媒体をはじめとする備品・消耗品の購入費、課題提示・解析用に使用中の各種ソフトウェアのライセンス更新費用、追加のデータ計測や学会参加に必要な旅費を計上した。
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