| Project/Area Number |
22K11394
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Sapporo Medical University |
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Principal Investigator |
菅原 和広 札幌医科大学, 保健医療学部, 教授 (10571664)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤村 大輔 北海道大学, 保健科学研究院, 教授 (20734750)
齊藤 秀和 札幌医科大学, 保健医療学部, 助教 (70610369)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 随意運動 / 体性感覚入力 / 脳波 / 脳磁図 / 機能的磁気共鳴画像装置 / 疼痛抑制 / 体性感覚 |
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| Outline of Research at the Start |
我々はこれまで脳磁場計測装置（MEG）を用いて，随意運動強度の増加に伴い末梢神経刺激による体性感覚誘発磁場が減弱することを報告した．本研究では，これまでの研究成果をさらに発展させ，随意運動による末梢感覚入力の抑制に着目し，１．MEGおよび機能的磁気共鳴画像装置（fMRI）を使用して，随意運動による疼痛抑制の神経メカニズムを時空間的に解析する，２．疼痛刺激に対する効果的な随意運動強度および随意運動方法を構築する．本申請課題は，これまで明らかにされてこなかった疼痛抑制機構の神経メカニズムの詳細を明らかにするものであり，得られた知見は非薬物的疼痛対処法の開発につながるものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2024年度では，視覚反応課題を用いて，運動指令の出現頻度が運動準備および体性感覚刺激後の脳内処理過程をどのように変化させるかを脳波計を用いて調査した．その結果，運動指令の出現頻度に関わらず運動準備電位は同等に出現したのものの，体性感覚刺激の認知においては運動指令の出現頻度が高いことで，反応抑制に関連する脳活動が変調する結果が得られた．本研究結果は，行動パフォーマンスと神経活動の両方に焦点を当て，運動指令に対する反応時間が抑制反応への関与の指標として機能することを示唆することが明らかになった．また，Go条件下での反応時間の変動は，期待によってもたらされる反応抑制のレベルの違いを効果的に説明することができると考えられる．運動抑制時のエラー率は参加者の反応抑制における制御の困難さを反映しており，運動抑制指令の割合が増加するにつれてエラー率が減少することは，情報処理中の注意力と抑制能力の向上を示している可能性があることが示唆された．
また，我々は体性感覚入力を変調するとされている複雑運動時の運動と同側半球の一次運動野の活動についても調査を行った．この研究では，先行研究と比較して複雑な運動課題であるボールローテーション課題と単純な把持課題の両方において，手指屈筋群の筋活動を同等に保ちながら運動と同側の一次運動野の活動を経頭蓋磁気刺激を用いて比較した．過去の研究では、箸を使ってガラス球を移動させる複雑な運動と親指・人差し指・中指を使った反復的な把持運動を比較されてきたが，本研究では両課題を手指運動に限定し，より厳密な比較を可能にした．この研究結果から，運動の複雑性自体が同側の一次運動野および対側の脊髄運動ニューロンの興奮性を高めることが明らかになった．これは筋活動レベルの違いによるものだけではなく，課題の複雑性そのものによる影響であることが示された．
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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
2024年度において，運動準備の違いが体性感覚入力後の脳活動および刺激の認知に及ぼす永右京を明らかにした．また，疼痛抑制を生じさせるとされる手指の複雑な運動時に生じる脳活動を運動対側および同側半球，そして脊髄レベルでの変化を詳細に評価した．
以上の研究を踏まえ，疼痛抑制を生じさせる運動パラダイムの基礎的知見が得られたため，今後継続して実施していく疼痛を抑制させる運動の強度や設定，プログラムを構築することができると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで実施してきた研究において，運動課題の種類と運動時の脳活動プロセス，体性感覚刺激の一次体性感覚野の活動について潜時別のデータを取得することができた．また，体性感覚入力を変調させる運動パラダイムの基礎的知見も得らることができた．2025度では，これまで通り時間分解能に優れる脳波・脳磁図を用いて随意運動による感覚抑制とその神経学的メカニズムについての調査を継続し，それと同時に空間分解能に優れる機能的磁気共鳴画像法（fMRI）を用いることで運動と感覚抑制機構の詳細を明らかにできると考えられる．また，疼痛刺激によって交感神経性の変化が生じることが予想されるため，血管変化や頭皮血流量の変化についても調査および検討を進めていく予定である．その一方で，各脳計測機器のシールドルーム内で使用できる刺激装置が限局されるため，これまでに得られた知見を基に刺激装置に工夫を加える必要があると考えられる．
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