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直流電気刺激と高頻度皮膚電気刺激の併用による歩行周期の可塑的変化について

研究課題

研究課題/領域番号 16K01593
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 身体教育学
研究機関千葉大学

研究代表者

小宮山 伴与志  千葉大学, 教育学部, 教授 (70215408)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード歩行運動 / 電気刺激 / 経頭蓋的直流電気刺激 / 可塑的変化 / 足底皮膚 / 脊髄 / 高頻度電気刺激 / 足底面 / 直流電気刺激 / 歩行周期 / 高周波電気刺激 / 感覚刺激
研究成果の概要

本研究では、歩行運動の接地相後半に足底の内側前方部皮膚に対する高頻度電気刺激(HFS、1ms矩形波、300Hz、3発、感覚閾値の3倍)は接地相の延長効果を有することを確認するとともに、この効果は陽極による経頭蓋的直流電気刺激(tDCS)によって増大し、加えて効果の持続時間も延長することが明らかになった。また、陰極による脊髄に対する直流電気刺激によって定常ペダリング運動の回転数が亢進することも明らかになった。これらの結果から、移動行動時に下肢皮膚神経に対する高頻度電気刺激は律動運動を制御する脊髄神経機構に影響を及ぼし、この神経機構は持続的な大脳皮質からの入力を受けている可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、歩行運動中に足底部皮膚に対する低強度の高頻度電気刺激によって歩行周期を可塑的変化させることが可能であり、加えてこの効果は大脳皮質に対する非侵襲的な直流電気刺激によって促進もしくは減弱させることが可能であることが明らかになった。また、脊髄に対する陰極直流電気刺激によってペダリング回転数が不随意的に増大することも明らかになった。これらの知見は、歩行運動やペダリング運動のような律動運動の活動周期を非侵襲的な電気刺激によって可塑的に変化させることが可能であること、ならびに本研究結果の応用によって、歩行障害等に対するリハビリテーション・トレーニングの効果を高める可能性も考えられた。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件)

  • [国際共同研究] University of Victoria(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 歩行のヒト脊髄神経機構:皮膚感覚による反射制御とその機能2019

    • 著者名/発表者名
      中島剛、小宮山伴与志
    • 雑誌名

      日本運動生理学雑誌

      巻: 26 ページ: 19-26

    • NAID

      40021853792

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Polarity-dependent improvement of maximal-effort sprint cycling performance by direct current stimulation of the central nervous system2017

    • 著者名/発表者名
      SyusakuSasada, TakashiEndoh, Tomoya Ishii, TomoyoshiKomiyamd
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 657(14) ページ: 97-101

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2017.07.056

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neural mechanisms underlying reversal of cutaneous reflexes during human bipedal walking2016

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi Nakajima, Shinya Suzuki, Genki Futatsubashi, Hiroyuki Ohtsuska2,4, Rinaldo A. Mezzarane, Trevor S. Barss, Taryn Klarner, E. Paul Zehr and Tomoyoshi Komiyama
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: In press 号: 1 ページ: 1-25

    • DOI

      10.1152/jn.01011.2015

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Soleus Hoffmann reflex amplitudes are specifically modulated by cutaneous inputs from the arms and opposite leg during walking but not standing.2016

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, T. Nakajima, G. Futatsubashi, R.A. Mezzarane, H. Ohtsuka, Y. Ohki, E.P. Zehr, and T. Komiyama
    • 雑誌名

      Experimental Brain Research

      巻: 未定 号: 8 ページ: 2293-2304

    • DOI

      10.1007/s00221-016-4635-3

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A common neural element receiving rhythmic arm and leg activity as assessed by reflex modulation in arm muscles.2016

    • 著者名/発表者名
      Sasada S, Tazoe T, Nakajima T, Futatsubashi G, Ohtsuka H, Suzuki S, Zehr EP, Komiyama T.
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: 115(4) 号: 4 ページ: 2065-2075

    • DOI

      10.1152/jn.00638.2015

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 脊髄直流電気刺激による不随意なサイクリングケイデンスの上昇2018

    • 著者名/発表者名
      笹田周作、石井 智也、遠藤隆志、小宮山伴与志
    • 学会等名
      第26回日本運動生理学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 脊髄直流電流刺激によるサイクリング位相依存的な皮膚反射の修飾2018

    • 著者名/発表者名
      笹田周作、石井智也、遠藤隆志、中島剛、小宮山伴与志
    • 学会等名
      第73回日本体力医学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Involuntary changes in leg cycling cadence following transcutaneous spinal direct current stimulation2018

    • 著者名/発表者名
      S. SASADA, T. YAMAGUCHI, T. ISHII, T. NAKAJIMA, T. ENDOH, T. KOMIYAMA
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visual stimulation facilitates cervical interneuron systems mediating corticospinal excitation to motoneurons in arm muscles.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima T, Ohtsuka H, Irie S, Ariyasu R, Suzuki S, Komiyama T, Ohki Y
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Enhancement of intermuscular electromyogram coherences in human upper limb during natural manipulation task2018

    • 著者名/発表者名
      Ohtsuka H, Suzuki S, Irie S, Ariyasu R, Komiyama T, Nakajima T
    • 学会等名
      Society for Neuroscience 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 一次運動野に対する経頭蓋的直流電流刺激が随意筋収縮後の神経筋機能に及ぼす影響2017

    • 著者名/発表者名
      石井智也
    • 学会等名
      第72回日本体力医学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動時間に依存した経頭蓋直流電流刺激による サイクリングパフォーマンスの向上2017

    • 著者名/発表者名
      笹田周作
    • 学会等名
      日本スポーツ健康科学学会 第5回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒト頸髄介在ニューロン系への前庭入力の収束2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 伸弥
    • 学会等名
      第52回日本理学療法学術大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Improvement of sprint cycling performance by trans-spinal direct current stimulation2016

    • 著者名/発表者名
      S. SASADA, T. ENDOH, T. ISHII, T. KOMIYAMA
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Change in the cutaneous reflexes during walking in patient with chronic ankle instability2016

    • 著者名/発表者名
      G. FUTATSUBASHI, S. SUZUKI, H. OHTSUKA, T. KOMIYAMA
    • 学会等名
      Society for Neuroscience
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-11-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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