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車椅子アスリートの体幹制御機構の解明-ハイパフォーマンスを実現する神経機序とは-

研究課題

研究課題/領域番号 19J22927
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分59020:スポーツ科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

佐々木 睦  東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード運動制御 / TMS / 体幹筋
研究開始時の研究の概要

ヒトの体幹筋はあらゆる身体運動において身体を支える役割を担う。腕を挙げるという動作でさえ、上肢運動と同時に体幹筋が姿勢保持をすることで初めて遂行可能となる。この場合動作の意識は腕を挙げることにあり、体幹筋の活動は意識されることはない。それにも関わらず、体幹筋は上肢の運動に協調し、適切なタイミング・強さで活動する。こうした体幹筋の活動を我々の脳や脊髄といった中枢神経系はどう制御しているのだろうか。本研究では車椅子アスリートを優れた体幹制御能力を有するモデルとし、種々の神経学的手法を用いその制御特性を明らかにすることで、優れた体幹制御を可能にする神経メカニズムを解明する。

研究実績の概要

前年度までは四肢の運動に協調して働く体幹筋の神経制御メカニズムに関して、上肢-体幹間の神経的結合性に注目し、その存在の有無や特性について健常者および、車椅子アスリートを対象に研究をしてきた。
最終年度ではこの神経的結合性がヒトにおいてどのような機能的意義を持つかという点に注目して検討した。特に、行われる運動の種類や強度に依存して、結合性を強める(あるいは弱める)変調が見られた場合、神経的結合性は筋間の協調的な運動に寄与している可能性が考えられた。前年度までに確立した経頭蓋磁気刺激(TMS)による神経的結合性の評価法を用いてこれを検証した。その結果、運動の種類や強度に依存して、上肢-体幹間の神経的結合の程度が変調し、さらに体幹筋の中でも屈筋(腹直筋)や伸筋(脊柱起立筋)など、機能の異なる筋では、上肢運動に対する神経活動の変調の程度が異なることも明らかとなった。この結果は上肢-体幹間における神経的結合は運動の種類や強度によってその結合強度が変わり、上肢-体幹間の協調運動に寄与している可能性を示唆した。この研究に関する成果は国際学術誌eNeuro誌に掲載された。
さらに上記の研究から発展して、TMSの2連発刺激などの手法を用いて、異なる筋間の協調運動に関与する皮質内の抑制・促通機構の働きをを明らかにした。この結果は論文にまとめ、国際学術誌への投稿準備をしている。
以上のように四肢と協調して働く体幹筋の制御に関して、その神経メカニズムをさまざまな観点から検討し、国際学術誌に発表するなど、当該研究を大きく進めることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 14件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件)

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

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Houston Methodist Research Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Evidence for basic units of upper limb muscle synergies underlying a variety of complex human manipulations2022

    • 著者名/発表者名
      Saito Hiroki、Yokoyama Hikaru、Sasaki Atsushi、Kato Tatsuya、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: 127 号: 4 ページ: 958-968

    • DOI

      10.1152/jn.00499.2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Corticospinal excitability and somatosensory information processing of the lower limb muscle during upper limb voluntary or electrically induced muscle contractions2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Tatsuya、Kaneko Naotsugu、Sasaki Atsushi、Endo Nozomi、Yuasa Akiko、Milosevic Matija、Watanabe Katsumi、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      European Journal of Neuroscience

      巻: 55 号: 7 ページ: 1810-1824

    • DOI

      10.1111/ejn.15643

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Short-term facilitation effects elicited by cortical priming through theta burst stimulation and functional electrical stimulation of upper-limb muscles2022

    • 著者名/発表者名
      Cao Na、Sasaki Atsushi、Yuasa Akiko、Popovic Milos R.、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Experimental Brain Research

      巻: In press 号: 5 ページ: 1565-1578

    • DOI

      10.1007/s00221-022-06353-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Muscle-specific movement-phase-dependent modulation of corticospinal excitability during upper-limb motor execution and motor imagery combined with virtual action observation2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Suzuki, Naotsugu Kaneko, Atsushi Sasaki, FumiyaTanaka, Kimitaka Nakazawa, Taishin Nomura and Matija Milosevic
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 755 ページ: 135907-135907

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2021.135907

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Selectivity and excitability of upper-limb muscle activation during cervical transcutaneous spinal cord stimulation in humans2021

    • 著者名/発表者名
      de Freitas Roberto M.、Sasaki Atsushi、Sayenko Dimitry G.、Masugi Yohei、Nomura Taishin、Nakazawa Kimitaka、Milosevic Matija
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physiology

      巻: 131 号: 2 ページ: 746-759

    • DOI

      10.1152/japplphysiol.00132.2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cortical Re-organization After Traumatic Brain Injury Elicited Using Functional Electrical Stimulation Therapy: A Case Report2021

    • 著者名/発表者名
      Milosevic Matija、Nakanishi Tomoya、Sasaki Atsushi、Yamaguchi Akiko、Nomura Taishin、Popovic Milos R.、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Frontiers in Neuroscience

      巻: 15 ページ: 1-15

    • DOI

      10.3389/fnins.2021.693861

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Robust Identification of Motor Unit Discharges From High-Density Surface EMG in Dynamic Muscle Contractions of the Tibialis Anterior2021

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Hikaru、Sasaki Atsushi、Kaneko Naotsugu、Saito Akira、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 9 ページ: 123901-123911

    • DOI

      10.1109/access.2021.3107283

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-Intensity and Short-Duration Continuous Cervical Transcutaneous Spinal Cord Stimulation Intervention Does Not Prime the Corticospinal and Spinal Reflex Pathways in Able-Bodied Subjects2021

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Atsushi、de Freitas Roberto M.、Sayenko Dimitry G.、Masugi Yohei、Nomura Taishin、Nakazawa Kimitaka、Milosevic Matija
    • 雑誌名

      Journal of Clinical Medicine

      巻: 10 号: 16 ページ: 3633-3633

    • DOI

      10.3390/jcm10163633

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Effects of Paired Associative Stimulation with Transcutaneous Spinal Cord Stimulation on Corticospinal Excitability in Multiple Lower-limb Muscles2021

    • 著者名/発表者名
      Kaneko Naotsugu、Sasaki Atsushi、Masugi Yohei、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 476 ページ: 45-59

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2021.08.028

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Task- and Intensity-Dependent Modulation of Arm-Trunk Neural Interactions in the Corticospinal Pathway in Humans2021

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Atsushi、Kaneko Naotsugu、Masugi Yohei、Kato Tatsuya、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      eNeuro

      巻: 8 号: 5 ページ: 0111-21

    • DOI

      10.1523/eneuro.0111-21.2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Flexible Recruitments of Fundamental Muscle Synergies in the Trunk and Lower Limbs for Highly Variable Movements and Postures2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Hiroki、Yokoyama Hikaru、Sasaki Atsushi、Kato Tatsuya、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Sensors

      巻: 21 号: 18 ページ: 6186-6186

    • DOI

      10.3390/s21186186

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 経皮的脊髄電気刺激を用いた脊髄ニューロモジュレーションと運動制御研究2021

    • 著者名/発表者名
      佐々木睦、中澤公孝
    • 雑誌名

      運動器リハビリテーション

      巻: 32 ページ: 242-254

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cortical and subcortical neural interactions between trunk and upper-limb muscles in humans2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sasaki, Matija Milosevic and Kimitaka Nakazawa
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 451 ページ: 126-136

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2020.10.011

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Interlimb neural interactions in corticospinal and spinal reflex circuits during preparation and execution of isometric elbow flexion2020

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Sasaki, Naotsugu Kaneko, Yohei Masugi, Matija Milosevic and Kimitaka Nakazawa
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: 124(3) 号: 3 ページ: 652-667

    • DOI

      10.1152/jn.00705.2019

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Motor Point Stimulation in Spinal Paired Associative Stimulation can Facilitate Spinal Cord Excitability2020

    • 著者名/発表者名
      Fok Kai Lon、Kaneko Naotsugu、Sasaki Atsushi、Nakagawa Kento、Nakazawa Kimitaka、Masani Kei
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 14 ページ: 593806-593806

    • DOI

      10.3389/fnhum.2020.593806

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cortical reorganization of lower-limb motor representations in an elite archery athlete with congenital amputation of both arms2020

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa K, Takemi M, Nakanishi T, Sasaki A, Nakazawa K.
    • 雑誌名

      NeuroImage: Clinical

      巻: 25 ページ: 102144-102144

    • DOI

      10.1016/j.nicl.2019.102144

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the reflex mechanisms of cervical transcutaneous spinal cord stimulation in human subjects2019

    • 著者名/発表者名
      Milosevic Matija、Masugi Yohei、Sasaki Atsushi、Sayenko Dimitry G.、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Journal of Neurophysiology

      巻: 121 号: 5 ページ: 1672-1679

    • DOI

      10.1152/jn.00802.2018

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Remote muscle contraction enhances spinal reflexes in multiple lower-limb muscles elicited by transcutaneous spinal cord stimulation2019

    • 著者名/発表者名
      Masugi Yohei、Sasaki Atsushi、Kaneko Naotsugu、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Experimental Brain Research

      巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1793-1803

    • DOI

      10.1007/s00221-019-05536-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of neuromuscular electrical stimulation and voluntary commands on the spinal reflex excitability of remote limb muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Tatsuya、Sasaki Atsushi、Yokoyama Hikaru、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Experimental Brain Research

      巻: 237 号: 12 ページ: 3195-3205

    • DOI

      10.1007/s00221-019-05660-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Force Control of Ankle Dorsiflexors in Young Adults: Effects of Bilateral Control and Leg Dominance2019

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Akiko、Milosevic Matija、Sasaki Atsushi、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Journal of Motor Behavior

      巻: 52 号: 2 ページ: 226-235

    • DOI

      10.1080/00222895.2019.1609408

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Neural interactions between the trunk and the upper-limb muscles in humans: Effect of cortical and subcortical contributions2020

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Atsushi、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 学会等名
      12th Federation of European Neuroscience Societies (FENS) Forum of Neuroscience
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of neuromuscular electrical stimulation on excitability of subcortical circuits in trunk muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Atsushi、Cao Na、Adonay Gebrehiwot、Yamaguchi Akiko、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 学会等名
      RehabWeek 2019, International functional electrical stimulation society (IFESS) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Facilitatory effects of ipsilateral, contralateral and bilateral upper-limb muscle contractions on corticospinal and spinal reflex excitabilities in lower-limb muscles2019

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Atsushi、Kaneko Naotsugu、Masugi Yohei、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 学会等名
      Neural Control of Movement (NCM) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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