| 研究課題/領域番号 |
21K11271
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分59010:リハビリテーション科学関連
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| 研究機関 | 大分大学 (2022-2023)
国際医療福祉大学 (2021) |
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研究代表者 |
文室 知之 大分大学, 医学部, 准教授 (30727079)
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| 研究分担者 |
松橋 眞生 京都大学, 医学研究科, 特定准教授 (40456885)
萩原 綱一 福岡国際医療福祉大学, 看護学部, 准教授 (00585888)
赤松 直樹 国際医療福祉大学, 医学部, 教授 (10299612)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 脳波 / 頭蓋内電極 / 運動 / 空間注意 / 事象関連脱同期 / ブレイン・マシン・インターフェイス / 事象関連同期／脱同期 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
脳波計測中の随意運動では運動野でα~β波帯域の事象関連脱同期(ERD)が記録される。近年、ERDを計測して四肢に装着したロボットにより運動をサポートするブレイン・マシン・インターフェイス(BMI)の研究が盛んである。
過去に頭皮上脳波を用いた報告で、頭頂・後頭部のERDは運動時の視覚的な注意条件により変容することが判明しつつある。本研究では運動時の脳活動を頭蓋内電極で記録し、神経画像検査と組み合わせてERDが増大する脳部位を調べる。空間注意によってERDが増大する部位を明らかにすることで、リハビリを目的としたBMI適用者の拡大を目指す。
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| 研究実績の概要 |
随意運動に先行して脳波中に発生する事象関連脱同期（ERD）は、近年ではブレイン・マシン・インターフェイスにおいて運動企図を検知するための手段として応用が進められている。過去に我々は健常者を対象に頭皮上電極を用いた研究で、α~β波帯域のERDは運動時の空間注意条件により分布や強度が変化することを示した。本研究では、空間注意条件により変化するERDの出現部位や機能特性を明らかにするため、術前評価目的で頭蓋内電極を慢性留置したてんかん患者の協力を得て脳波計測中の運動課題を実施した。
被験者はベッド上に座位で前方のモニターを見ながら15-20秒に1回のペースで右手関節伸展運動を繰り返し行った。モニターには時計回りに3秒で1周する視覚指標が表示され、被験者は各運動後に手元のトラックボールを操作してモニター内のカーソルを移動させ、運動開始時点の指標位置を答えた。計測後のデータ解析では、運動開始時点の指標位置（左半視野または右半視野）によって試行を二群に分け、それぞれの脳波について運動開始前3秒間の時間周波数解析を行った。
これまでに計16人の患者を対象に計測を行った。16人のうち9人は頭蓋内電極が中心溝近傍の前頭葉や頭頂葉皮質を含む領域に留置され、運動開始前に明瞭なα~β波帯域のERDが出現した。この9人のうち7人で、運動開始時点の指標位置が左半視野の試行では（指標位置が右半視野の試行に比して）ERDが運動開始時点の0.5-1.0秒前から先行・増大する傾向を示した。16人のうち5人は、前頭葉の前頭前野や、側頭葉の外側・底面、後頭葉の内側に電極が留置された。これらの部位からは明瞭なERDが出現しない、あるいはERDが出現した場合でも指標位置の左右視野間でERDの分布や強度に明らかな差はみられなかった。残る2人は運動課題の遂行不良や波形中のてんかん性放電の過多により解析対象から除外した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでにほぼ目標の症例数から頭蓋内脳波記録を得た。また、事前に予備的計測として健常者を対象に運動・空間注意条件について本課題と同一のプロトコルで実施した。本課題の頭蓋内脳波記録の時間周波数解析の結果は、予備的計測の結果と矛盾していないことから、少なくとも計測手順は一定の再現性を保って実施できていたと判断した。
ただし、過去に記録したデータの中には、電極留置位置の関係で運動前に明瞭な事象関連脱同期（ERD）がみられなかった症例や、てんかん性放電の混入により電極の解析範囲が限られた症例も含まれる。より確度の高い考察のため、残りの研究期間内においても引き続き計測の機会を得てデータを蓄積する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の脳波解析の方向性として、事象関連脱同期（ERD）だけではなく、運動および運動準備によって誘起された脳電位変化について広く検討を進め、空間注意と運動準備の統合に関わる脳領域の解明を進める。また、運動準備および空間注意がてんかん性放電に対してどのような影響を及ぼすか、追加の検討課題とする。
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