2014 Fiscal Year Annual Research Report
無知覚運動を生起する脳内機構の解明と脳可塑性誘起への基盤的研究
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26282157
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| Research Institution | Sapporo Medical University |
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Principal Investigator |
金子 文成 札幌医科大学, 保健医療学部, 准教授 (00344200)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 医療・福祉 / リハビリテーション / 理学療法 / 神経科学 / 脳神経疾患 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者はこれまでの研究で，視覚刺激を用いて自己運動錯覚を誘起するのに同期して，“意識にのぼらない運動（無知覚運動: non-perceived movement, NPM）”が頻繁に生起されることを経験した（未発表）。この現象には，我々の過去の機能的核磁気共鳴法（fMRI）による研究（FENS, 2012）から，高次運動野，下頭頂小葉，大脳基底核，島皮質などを含む脳神経回路網の活動が関わっている可能性が高い。視覚刺激による自己運動錯覚を，慢性期の脳卒中片麻痺症例に適用すると，急性的に ① 痙縮の低減，および ② 随意運動の発現しやすさ，が観察されることから，随意運動遂行に障害を持つ病的状態に対して，陽性の治療的介入効果を示すことが推察される。当該研究では，まず① 無知覚運動の存在を示す。そして，② 無知覚運動の強さと皮質脊髄路興奮性との関係，③ 無知覚運動と大脳皮質複数領域の興奮性との関係，④ 無知覚運動の強さと脳神経回路網活動との関係，を解析する。それにより，無知覚運動の脳科学的実態を示し，神経科学基盤的リハビリテーションで自己運動錯覚を臨床応用する次段階につなげる。
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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
当初の計画の中で，平成26年度の目標は，① 無知覚運動の存在を示す。そして，② 無知覚運動の強さと皮質脊髄路興奮性との関係を明らかにすることであった。この目標を達成するために，以下の実験を実施した。
① ヘッドマウントディスプレイおよびパソコン用液晶モニタを使用して，視覚刺激によって四肢の自己運動錯覚がより強く起こる方法を探索した。
② ①で探索した方法を用いて，視覚刺激による自己運動錯覚を誘導し，その刺激を経日的に反復することによって（錯覚介入）無知覚運動が起こるかどうかを明らかにするための実験を実施した。運動学的情報として，自己運動錯覚で標的とした関節運動に関わる筋から，表面筋電図を記録し，解析した。
③ ②の錯覚介入前，5日間の錯覚介入後，およびそれら経日的刺激介入の中間日にあたる3日目に，経頭蓋磁気刺激を用いて皮質脊髄路興奮性検査，皮質内抑制検査，そして皮質内促通検査を実施した。
以上の実験を実施したことにより，無知覚運動の存在を示すことができた。さらに，そのような状況になっているときの皮質脊髄路興奮性について解析したことから，当初の目標としていた内容を達成することができたといえる。このような理由により，現在までの達成度として，「おおむね順調に進展している」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度の研究実施計画
前年度の実験に引き続き，電気生理学的実験を行なう。経頭蓋磁気刺激により，標的部位の興奮性を変化させ，それによって起こる無知覚運動の運動学的情報，および単発磁気刺激で得られるMEP，および2連発TMSによるMEPを解析する。これまでの我々の研究から，運動前野や，下頭頂小葉への連発TMSによって，一次運動野の興奮性が変化することは明確である。したがって，一次運動野における皮質内抑制効果および促通効果の状況を検査し，その状況と運動学的に計測した無知覚運動強度との関係を解析する。
平成28年度の研究実施計画
前年度までの実験と同様の課題条件設定で，さらに脳波計測を行なう。運動錯覚に伴う脳活動が誘起されるのは，約2秒以内であることがわかっているため，4秒以内程度の適切な時間窓で視覚刺激中の脳波を反復して加算する。他の我々の研究から，100回程度の加算で特徴的な信号を解析する重畳波形が得られる。しかし，さらに単数会の運動錯覚でも，その最中の特徴的な脳波活動を検出するための解析方法を試行錯誤し，開発する。また，3Dトポグラフィックカラーマップを描画し，脳波の経時的変化を解析する。これらの脳波活動については，連発TMSを実施した前後，および単発TMSを実施している最中にも記録と解析を行なう。
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| Causes of Carryover |
本研究における実験は，視覚刺激を刺激介入として用いて5日間連続で実施することが必要な，介入実験を含むものである。しがたって，被験者を選択する際には，健康であることや検査方法である経頭蓋磁気刺激を実施できる状態であることの他に，5日間コンディションをコンスタントに維持することが可能で，かつ数時間の実験に参画できることが用件となる。
我々の実験では，健康な大学生を対象とすることが多い。今年度は，我々の実験環境整備などの理由から，被験者が連続して時間を確保できる期間に実験を集約することができず，参画できる被験者が予定よりも少なかった。このため，当初被験者費や関連する実験費用として確保していた予算を使用するに至らなかった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主な用途は，実験に参画する被験者への謝金，被験者毎に全脳の磁気共鳴像（MRI）を撮影する費用，および実験に附随して必要とされる消耗品の費用である。
次年度使用額分の実験は，平成27年度前半で終了する見込みである。
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] Acute effect of kinesthetic illusion induced by visual stimulation on the upper-limb voluntary movement after stroke: 2 case reports2014
Author(s)
Inada, T., Kaneko, F., Matsuda, N., Koyama, S., Maruyama, J
Organizer
The XX Congress of the International Society of Electrophysiology and Kinesiology
Place of Presentation
Rome, Italy
Year and Date
2014-07-15 – 2014-07-18
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