2013 Fiscal Year Research-status Report
Brain stimulation と動作スキル学習に関する運動神経生理学的研究
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25350815
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
船瀬 広三 広島大学, 総合科学研究科, 教授 (40173512)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 経頭蓋磁気刺激 / 末梢神経刺激 / 一次運動野 / 興奮性 / 運動パフォーマンス |
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| Research Abstract |
臨床神経生理学分野におけるbrain stimulationに関する研究は，脳梗塞や脳出血後の四肢の麻痺に対するニューロリハビリテーションを念頭に行われており，失われた随意動作の再構築を目指すことを目的としている．この様なアプローチは，スポーツ科学分野においても「brain stimulationは動作スキル学習に対してどのような効果を示すのか？」という重要な問題と深く関連している．このような観点に基づき初年度に予定していた研究計画である，立位でのボールリフティング（ball lifting task: BL-task）熟練者と未熟練者を対象とした長期トレーニングによる可塑性の存在確認に関する実験については以下の成果を得た．BL-taskの熟練者と未熟練者，共に10名を被験者とし，足関節角度調節に関与する前脛骨筋支配の一次運動野（primary motor cirtex: M1）興奮性の違いについて，TMSを用いて運動誘発電位（motor evoked potential: MEP）を誘発し検討した．その結果，MEPのinput-output curveは未熟練者に比較して熟練者においてより急峻な傾きを示した．また，短潜時・長潜時ともに皮質内抑制回路は熟練者において未熟練者に比較して脱抑制を示した．皮質内促通回路は両群に差異は認められなかった．これらの結果から，ボールタッチ感覚と随意運動のマッチングが必要となる典型的なsensorimotor taskであるBL-taskの長期トレーニングによって，手指筋支配M1において報告されているように，殆ど全てのスポーツ種目において重要な姿勢バランスの維持やロコモーションに不可欠な足部筋支配のM1においても可塑的変化が生じることが明らかになった．
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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
平成25年度に予定していたボールリフティング課題（BL-task）の熟練者・未熟練者を対象にした，前脛骨筋支配のM1興奮性の違いに関する研究は順調に進み，すでに国際学術雑誌に受理されている．当初の計画では，両被験者群にM1の興奮性増大を誘発する末梢神経刺激－TMS刺激間隔10ms及びM1の興奮性の低下を誘発する末梢神経刺激－TMS刺激間隔25msの刺激間隔を用いるPAS10及びPAS25を実施し，PAS効果量の違いからM1の可塑性誘発の違いについて明らかにとしていたが，この実験については未着手である．理由としては，前段の実験結果で示された，手指筋支配M1と同様の長期訓練による前脛骨筋支配M1における可塑性誘因について，さらに検討するための実験を実施したことによる．新たな実験では両被験者群に足関節の底背屈による短期的な視覚追従課題学習を行わせ，運動スキルの長期学習の違いが短期運動学習によるM1の可塑性に及ぼす影響について検討した．興味深い知見を得ており，当初の研究計画から若干逸脱したものの，本研究課題の主旨には合致したものであり，研究計画全体はおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，現在までに得られた成果をさらに発展させるために，当初の研究計画を須高するとともに，新たに運動学習のメカニズムを追及する新たな実験を組み込む予定である．M1の興奮性変化は運動スキルの保持（定着）と関連しており，運動学習そのものは小脳の活動に関連していることはよく知られている．そこで，小脳－M1抑制（cerebellum-brain inhibition: CBI）を指標として，運動学習前後におけるM1の興奮性変化及びCBIの変化，運動パフォーマンス変化に関する実験を加える予定である．また，運動学習には上位運動中枢のみが関与しているわけではなく，上位運動から発する運動指令を骨格筋に伝える脊髄運動中枢の関与も重要である．そこで随意運動指令が脊髄運動細胞に到達する時間タイミングを考慮した末梢神経刺激による筋紡錘入力を操作することで，脊髄運動野細胞における可塑性変化及び運動パフォーマンス変化についても検討する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
物品購入額が予定金額よりも安価であったため．
平成26年度に繰り越し平成26年度の予算と合わせ適切に使用する．
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