人工神経接続による脊髄損傷者の随意歩行機能の改善を促すリハビリテーション法の確立
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18H03141
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
田添 歳樹 公益財団法人東京都医学総合研究所, 脳・神経科学研究分野, 主席研究員 (60513017)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2018: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000)
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| Keywords | 脊髄損傷 / 人工神経接続 / 神経可塑性 / 磁気刺激 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、非侵襲型人工神経接続による脊髄損傷者の歩行機能が、いかなる条件のもと、どのような生理学的機序でもたらせるかを多角的に調査し、明らかにすることを目的としている。研究の2年目にあたる2019年度は、1年目に引き続き人工神経接続により効果的に介入を行うための方法論の検証を行った。
＜研究課題1：人工神経接続により運動機能回復が見込める脊髄の損傷状態の特定>
異なる髄節レベルに損傷を負った8名の脊髄損傷者を対象に非侵襲的脊髄磁気刺激を行い、随意運動麻痺のある下肢筋から誘発筋電図を導出できる脊髄損傷者と誘発筋電図を誘発できない脊髄損傷者を識別することができた。また、脊椎に埋め込み金属ない脊髄損傷者でMR画像を取得し、脊髄損傷の範囲を検証することができた。
＜研究課題2：人工神経により制御される脊髄神経回路の刺激方法の探索＞
経脊椎磁気刺激を用いた人工神経接続を介して、脊髄損傷者が自身の意思で脊髄運動神経の活動を駆動し歩行様運動を行うことができた。また、第11胸椎から第5腰椎にわたる領域で脊髄歩行運動マップを作成し、歩行様運動が効果的に誘導可能な位置を刺激位置を特定することができた。
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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
研究の2年目において、本研究は順調に進展した。非侵襲型人工神経接続の介入開始前の脊髄神経の残存機能を評価する電気生理学的手法、MRIによる神経撮像法を確立することができた。電気生理学的手法では、経脊椎磁気刺激によって麻痺を呈する下肢筋群から誘発筋電図を導出することで脊髄運動神経の残存機能を評価することができた。MRIでは、脊髄損傷領域の撮像することができ、人工神経接続で刺激する腰髄付近に損傷のダメージが解剖学的に及んでいるか検査することができた。
また、現在も長期間の介入の対象となる脊髄損傷者の研究参加が滞りなく進んでおり、研究の3年目から実施する人工神経接続の介入のための特定臨床研究の倫理承認を得るなど、環境整備も順調に行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究の3年目にあたる2020年度は、研究課題1（人工神経接続により運動機能回復が見込める脊髄の損傷状態の特定）および研究課題2（人工神経により制御される脊髄神経回路の刺激方法の探索）を継続して検証してゆくとともに、新たに研究課題3（身体運動機能の回復を担う生理学的機序の解明）に関する実験を開始する。ここでは、非侵襲型人工神経接続による長期間の介入を実施し、下肢麻痺を呈する脊髄損傷者の歩行機能改善に伴う生理学的変化を明らかにしていく。人工神経接続による6ヶ月の介入の前後で経頭蓋磁気刺激や経脊椎磁気刺激を行い、大脳皮質、脊髄運動神経レベルでの運動神経回路の活動を評価する。
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Report
(2 results)
Research Products
(13 results)
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[Presentation] Early limb unloading elicits long-term motor deficits involving hyperexcitability underlying persist glutamatergic synaptic plasticity in spinal cord injury2018
Author(s)
Morioka K, Tazoe T, Huie JR, Haefeli J, Almeida CA, Sacramento JA, Bresnahan JC, Beattie MS, Tanaka S, Ogata T, Ferguson AR
Organizer
48th annual meeting of Society for Neuroscience
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Int'l Joint Research
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