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小脳および基底核疾患における適応・制御異常の筋空間での定量的評価

研究課題

研究課題/領域番号 20033029
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関(財)東京都医学研究機構

研究代表者

筧 慎治  (財)東京都医学研究機構, 東京都神経科学総合研究所, 副参事研究員 (40224365)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
2009年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
2008年度: 4,500千円 (直接経費: 4,500千円)
キーワード手首運動 / 運動制御システム / 予測制御 / フィドバック制御 / 運動指令 / 定量的運動機能評価 / リハビリテーション / 小脳疾患 / 脳卒中 / 筋電図 / フィードバック制御
研究概要

平成21年は4個活動時系列から脳内の運動制御器に関する情報を抽出する方法論の確立を目指して研究を進めた。特に神経疾患を治療する上でのナビゲーターとなるようなシステムの中核技術の確立を目指した。具体的には、4個の筋活動の時系列から患者さんの異常運動を特徴付けるパラメータを抽出する方法論に関するものである。昨年度の後半に、筋活動分析方法の抜本的見直しを行った。その結果、動く指標を追跡する運動における4個のEMGと対応する手首の動きの分析から、筋活動を、予測的制御を行うと考えられるコントローラに由来する成分と、フィードバック的制御を行うと考えられるコントローラに由来する成分に分離する世界初の成果を得た。しかし本当に「予測的」な運動指令であるのか、「フィードバック的」な運動指令であるのかの分析はあくまでも定性的なものに留まっていたため、実用的な応用の基礎とするためには、根拠となるより厳密な制御器の同定が必要であった。そこで本年度は「予測的」、「フィードバック的」性質を証明するための様々な分析を試みた。世界的にみても前例のない研究であり、困難を極めたが、最終的に予測的、フィードバック的であることを統計的に極めて有意なレベルで示すことに成功した。その結果、様々な神経疾患(例えば脳卒中、パーキンソン病、小脳疾患等)の病態を、2つの運動制御器の状態に1帰着して精密に定量的に評価する世界初の方法論を確立できた。我々のシステムはこの高度な分析を簡便かつ非侵襲的に行えるという点で、実用性の観点からも画期的と考えられる。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (23件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] ニューロリハビリテーションのための新しい定量的運動指令評価システム2010

    • 著者名/発表者名
      筧慎治, 李鍾昊
    • 雑誌名

      Brain and Nerve 62

      ページ: 250-263

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] A new method for quantitative evaluation of neurological disorders based on EMG signals2009

    • 著者名/発表者名
      Jongho Lee, Yasuhiro Kagamihara, Shinji Kakei
    • 雑誌名

      Recent Advances in Biomedical Engineering 1

      ページ: 39-52

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 運動下行路一次運動野・皮質脊髄路2009

    • 著者名/発表者名
      筧慎治
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience 27

      ページ: 737-741

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of cerebellar ataxia based on EMG signals2009

    • 著者名/発表者名
      Lee JH, Kagamihara Y, Kakei S
    • 雑誌名

      The second IEEE RAS / EMBS hitemational Conference on Biomedical Robotics and Biomechatronics Vol.1(in press)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Motor System - What's classic and what's new? II. 運動下行路 1. 一次運動野・皮質脊髄路2009

    • 著者名/発表者名
      筧 慎治
    • 雑誌名

      Clinical Neuroscience (印刷中)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] Quantitative evaluation of movement disorders in neurological diseases based on EMG signals2008

    • 著者名/発表者名
      Lee JH, Kagamihara Y, Kakei S
    • 雑誌名

      Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc Vol.1

      ページ: 181-184

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal features of BOLD responses varies with temporal patterns of movemenet2008

    • 著者名/発表者名
      Tomatsu S, Kakei S
    • 雑誌名

      Neurosci Res 62

      ページ: 160-167

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variational Bayesian least squares : An application to brain-machine interface data.2008

    • 著者名/発表者名
      Ting JA, D'Souza A, Yamamoto K, Yoshioka T, Hoffman DS, Kakei S, (以下5名).
    • 雑誌名

      Neural Netw 21

      ページ: 1121-1131

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reaction time changes with the hazard rate for a behaviorally relevant event when monkeys perform a delayed wrist movement task.2008

    • 著者名/発表者名
      Tsunoda Y, Kakei S.
    • 雑誌名

      Neurosci Lett 433

      ページ: 152-157

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 新しい定量的運動指令解析システム2008

    • 著者名/発表者名
      筧 慎治, 李 鍾昊
    • 雑誌名

      医学のあゆみ 255

      ページ: 266-268

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] 手首運動を利用した定量的異常運動解析システムの構築2008

    • 著者名/発表者名
      鏡原康裕, 李 鍾昊, 筧 慎治
    • 雑誌名

      臨床神経生理学 36

      ページ: 633-641

    • NAID

      10027056107

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Input-output organization of the cerebellar cortex for wrist motor control2009

    • 著者名/発表者名
      Shinji Kakei(招待講演)
    • 学会等名
      文部科学省特定領域研究「統合脳」玉川大学グローバルCOEプログラム「社会に生きる心の創成」
    • 発表場所
      玉川大学・学術研究所
    • 年月日
      2009-11-13
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative evaluation of motor commands for wrist movement in human2009

    • 著者名/発表者名
      Jongho Lee, Yasuhiro Kagamihara, Shinji Kakei
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Mobiligence
    • 発表場所
      淡路夢舞台国際会議場
    • 年月日
      2009-10-20
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Difference of information for motor control in input and output signals of the monkey cerebellum2009

    • 著者名/発表者名
      Saeka Tomatsu, Shinji Kakei
    • 学会等名
      Neuroscience 2009
    • 発表場所
      シカゴ・USA
    • 年月日
      2009-10-19
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 手首による視覚誘導性追跡運動における2つの並列制御器の同定と小脳の役割2009

    • 著者名/発表者名
      李鍾昊, 鏡原康裕, 筧慎治
    • 学会等名
      随意運動の調節機構とその病態生理研究会2009
    • 発表場所
      東海大学医学部(伊勢原)
    • 年月日
      2009-10-10
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Two modes of motor commands for tracking movement of the wrist2009

    • 著者名/発表者名
      Jongho Lee, Yasuhiro Kagamihara, Shinji Kakei
    • 学会等名
      第32回日本神経科学会総会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2009-09-18
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Pontine neurons provide precise copies of cortical motor commands to the cerebellar internal models2009

    • 著者名/発表者名
      Shinji Kakei(招待講演)
    • 学会等名
      International Seminar : Musculoskeletal system and computational neuroscience for rehabilitation
    • 発表場所
      ミラノ工科大学, Milano,Itaiy
    • 年月日
      2009-06-16
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 手首運動における2つの制御系の同定2009

    • 著者名/発表者名
      李鍾昊, 筧慎治
    • 学会等名
      第3回生理研Motor Control研究会
    • 発表場所
      自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2009-05-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 小脳内部モデルに関する素朴な疑問から2009

    • 著者名/発表者名
      筧慎治(招待講演)
    • 学会等名
      第3回生理研Motor Control研究会シンポジウム
    • 発表場所
      生理学研究所(岡崎)
    • 年月日
      2009-05-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 小脳における情報処理-入力と出力に含まれる情報の違い2009

    • 著者名/発表者名
      戸松彩花,筧慎治
    • 学会等名
      第3回生理研Motor Control研究会
    • 発表場所
      自然科学研究機構岡崎コンファレンスセンター
    • 年月日
      2009-05-29
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] 手首運動に関する運動指令生成のアルゴリズムと小脳皮質内部モデルの入出力2008

    • 著者名/発表者名
      筧 慎治
    • 学会等名
      東北大学電気通信研究所共同プロジェクト研究研究会
    • 発表場所
      東北大学電気通信研究所
    • 年月日
      2008-12-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Gain modulation and wrist motor control : from agonist selection to sensori motor transformation2008

    • 著者名/発表者名
      Kakei S
    • 学会等名
      Johns Hopkins 大学医学部
    • 発表場所
      Baltimore, MD, U.S.A.
    • 年月日
      2008-11-21
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Reaction time reflects anticipation of events in a simple reaction time task in the monkey.2008

    • 著者名/発表者名
      Tsunoda, Y., Kakei, S.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2008
    • 発表場所
      Washington DC
    • 年月日
      2008-11-19
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Golgi cell activities for execution of wrist movements.2008

    • 著者名/発表者名
      Tomatsu, S., Tsunoda, Y., Kakei, S.
    • 学会等名
      Society for Neuroscience Meeting 2008
    • 発表場所
      Washington DC
    • 年月日
      2008-11-18
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative Evaluation of Cerebellar Ataxia based on EMG signals.2008

    • 著者名/発表者名
      Lee, J., Kagamihara, Y., Kakei, S.
    • 学会等名
      The second IEEE RAS / EMBS International Conference on Biomedical Robotics and Biomeehatronics
    • 発表場所
      Scottsdale, Arizona, U.S.A.
    • 年月日
      2008-10-22
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 手首運動を利用した定量的異常運動解析システムの改良と応用 : 第2報2008

    • 著者名/発表者名
      筧 憤治, 李 鍾昊, 鏡原康裕
    • 学会等名
      随意運勤の調節機構とその病態生理研究会2008
    • 発表場所
      東北文化学園大学
    • 年月日
      2008-09-27
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative Evaluation of Movement Disorders in Neurological Diseases based on EMG Signals.2008

    • 著者名/発表者名
      Lee, J., Kagamihara, Y., Kakei, S.
    • 学会等名
      30^<th> Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2008-08-20
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Quantitative evaluation of motor commands in Parkinson's disease and cerebellar patients.2008

    • 著者名/発表者名
      Lee, J., Kagamihara, Y., Kakei, S.
    • 学会等名
      Neuroscience2008 (日本神経科学学会)
    • 発表場所
      東京国際フォーラム
    • 年月日
      2008-07-11
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Cerebellar mossy fibers provide precise copies of cortical motor commands2008

    • 著者名/発表者名
      Kakei S
    • 学会等名
      日本神経科学学会シンポジウム
    • 発表場所
      東京国際フォーラム
    • 年月日
      2008-07-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Golgi cell activities for execution of wrist movements.2008

    • 著者名/発表者名
      Tomatsu, S., Kakei, S
    • 学会等名
      Neuroscience2008 (日本神経科学学会)
    • 発表場所
      東京国際フォーラム
    • 年月日
      2008-07-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Anticipation of a behaviorally relevant event in a delayed wrist movement task of macaques.2008

    • 著者名/発表者名
      Tsunoda, Y., Kakei, S.
    • 学会等名
      Neuroscience2008 (日本神経科学学会)
    • 発表場所
      東京国際フォーラム
    • 年月日
      2008-07-10
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 表面筋電信号に基づいた神経疾患における運動機能の定量的な評価に関する研究2008

    • 著者名/発表者名
      李 鍾昊, 筧 慎治
    • 学会等名
      第2回 生理研Motor Control研究会
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター
    • 年月日
      2008-05-31
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 手首運動における小脳Golgi細胞の活動と役割2008

    • 著者名/発表者名
      戸松彩花, 筧慎治
    • 学会等名
      第2回 生理研Motor Control研究会
    • 発表場所
      岡崎カンファレンスセンター
    • 年月日
      2008-05-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 小脳および基底核疾患における適応・制御異常の筋空間での定量的評価2008

    • 著者名/発表者名
      筧 慎治
    • 学会等名
      移動知ワークショップ「移動知の新展開」
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2008-04-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [産業財産権] 定量的運動機能評価システム2010

    • 発明者名
      筧慎治, 李鍾昊, 鏡原康裕
    • 権利者名
      財団法人東京都医学研究機構
    • 出願年月日
      2010-03-25
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 筋電図信号に基づいた脳内の並列運動制御器の同定・評価法2010

    • 発明者名
      筧慎治, 李鍾昊, 鏡原康裕
    • 権利者名
      財団法人東京都医学研究機構
    • 産業財産権番号
      2010-042301
    • 出願年月日
      2010-02-28
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

URL: 

公開日: 2008-04-01   更新日: 2018-03-28  

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