Development of neuromodulation technology to improve dynamic balance function

2023 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23K10439
• Research Institution: Niigata University of Health and Welfare
• Principal Investigator: 犬飼 康人 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (20757801)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮口 翔太 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 講師 (60780343) ; 大西 秀明 新潟医療福祉大学, リハビリテーション学部, 教授 (90339953)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2026-03-31
• Keywords: 一次運動野 / 小脳 / 非侵襲的脳刺激 / ニューロモデュレーション / バランス機能

Outline of Annual Research Achievements

高齢者で顕在化する動的バランス機能の低下は，転倒を引き起こす主要因の1つであることが明らかになっている．動的バランス機能には，一次運動野（M1）や小脳の機能が関与することが示唆されているが，これまでの動的バランス機能を改善・向上させるニューロモデュレーション技術は確立されていない．本研究課題では，動的バランス機能を改善・向上させるM1ならび小脳へのニューロモデュレーション技術の開発に取り組む．
本年度は，M1ならび小脳への経頭蓋直流電流刺激（tDCS）と経頭蓋ランダムノイズ電流刺激（tRNS）が動的バランス機能に与える影響について検証を行った．検証の結果，M1に対するtDCS後には動的バランス機能の指標であるスラックライン上での片脚立位保持時間が有意に増加することが明らかとなった．また，M1に対するtRNS後にもtDCSと同様に刺激終了後に動的バランス機能が有意に向上することが明らかになった．一方，小脳に対するtDCSは動的バランス機能に影響を与えないことが明らかになった．同様に小脳に対するtRNSも動的バランス機能に影響を与えないことが明らかになった．本年度に得られた結果として，M1に対してtDCSやtRNSなど皮質興奮性を増大させる効果を有するニューロモデュレーション技術を用いることにより，動的バランス機能が向上することが示唆された．
今後は，M1へのtDCSやtRNSが動的バランス機能に与える長期的な刺激効果の検証を進める．また，M1－小脳のネットワークに着目したM1－小脳tACSが動的バランス機能に与える効果検証に取り組む予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初は予定していなかった刺激効果の検証の必要性があると判断し，実験条件を追加したため，予定より実験数が増えたことにより予定よりやや遅れが生じている．

Strategy for Future Research Activity

本年度の研究成果から，特にM1に対するニューロモデュレーション技術（tDCS・tRNS）は，動的バランス機能の向上に有効であることが明らかになった．今後は，局所的なニューロモデュレーション技術の効果ではなく，M1-小脳の神経ネットワークに着目し，M1-小脳の同時刺激が可能である経頭蓋交流電流刺激（tACS）を用いてM1-小脳tACSが動的バランス機能に与える効果検証に取り組む．

Causes of Carryover

実験が一部遅れが生じたため，解析ソフトならび機器の導入が遅れたことにより次年度使用額が生じた．これらの解析ソフトならび機器は次年度に導入予定であり，研究遂行には問題はない．