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高齢者の神経回路再編成を制御する脳内メカニズムの解明と応用基盤の創出

研究課題

研究課題/領域番号 22K17777
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分59040:栄養学および健康科学関連
研究機関青森県立保健大学

研究代表者

渡邊 龍憲  青森県立保健大学, 健康科学部, 准教授 (20868400)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード発揮筋力 / 脳波 / 脱同期 / 神経律動 / 腹側前頭前野 / 経頭蓋磁気刺激 / 運動学習 / 脳機能ネットワーク / 加齢 / 適応
研究開始時の研究の概要

脳卒中を発症した高齢者の運動機能回復は個人差が大きく、病巣が広く高齢でも回復が良好な場合や、病巣が小さく比較的若齢でも回復が不良な場合がある。これまでに、この現象を説明する要因として認知予備能という概念が提唱され、病前に高い認知機能を持つ高齢者では、脳損傷を受けても代償性の神経回路を形成する能力(神経回路再編成能)が高いと考えられてきた。しかしながら、認知予備能の優劣を決定する神経基盤は解明されていしない。そこで、本研究では、高齢者の神経回路再編成を制御する脳内メカニズムを検討し、機能回復を促進する新たな介入手段の確立につながる基礎データを構築する。

研究実績の概要

本研究は,神経回路再編成を制御する脳内メカニズムを検討することを目的としている.神経回路再編成能が低下している場合,神経可塑性に基づく運動学習が障害されていることから,本研究では様々な日常生活動作において重要となる発揮する力を調整する機能に着目して運動学習能力を決定する脳内因子を検討する.
昨年度は,発揮筋力調整課題の学習能力を検討するうえで着目すべき脳部位の特定を試みた結果,腹側前頭前野が発揮筋力の調整に寄与することが明らかとなった.一方,背外側前頭前野,背側前頭前野,補足運動野,一次運動野は直接的には関連していなかった.背外側前頭前野は複雑な動作において重要な役割を担うと報告されているため,令和5年度は,背外側前頭前野と発揮筋力調整の関連を再検討した.具体的には,背外側前頭前野が関与するワーキングメモリに負荷をかけ,発揮筋力調整課題実施中の脳波を解析した.ワーキングメモリの負荷量は,一時的に覚える数字の桁数により調整した(1桁 vs. 6桁).また,脳波については,感覚運動野上から記録し,運動時に発現する事象関連脱同期(event-related desynchronization: ERD)を評価した.その結果,ワーキングメモリ負荷は,発揮筋力調整課題のパフォーマンス(発揮筋力のばらつきやエラーなど)に影響を与えなかったが,発揮筋力調整中に感覚運動野で生じるベータ周波数帯のERDを増強することが明らかとなった.

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

令和5年度に得られた結果について国際学術誌に投稿準備中である.また,令和6年度の研究の予備検討も行っている.

今後の研究の推進方策

令和4~5年度に得られた結果をもとに,発揮筋力調整の学習にかかわる脳内因子を検討する.また,得られた結果について国内外の学会,国際学術誌で報告する.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 4件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] Jinzhou Medical University(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Differential Effects of Transcranial Static Magnetic Stimulation Over Left and Right Dorsolateral Prefrontal Cortex on Brain Oscillatory Responses During a Working Memory Task2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Tatsunori、Chen Xiaoxiao、Yunoki Keisuke、Matsumoto Takuya、Horinouchi Takayuki、Ito Kanami、Ishida Haruki、Sunagawa Toru、Mima Tatsuya、Kirimoto Hikari
    • 雑誌名

      Neuroscience

      巻: 517 ページ: 50-60

    • DOI

      10.1016/j.neuroscience.2023.03.006

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Higher synchronization stability with piano experience: relationship with finger and presentation modality2023

    • 著者名/発表者名
      Ito Kanami、Watanabe Tatsunori、Horinouchi Takayuki、Matsumoto Takuya、Yunoki Keisuke、Ishida Haruki、Kirimoto Hikari
    • 雑誌名

      Journal of Physiological Anthropology

      巻: 42 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1186/s40101-023-00327-2

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Regional activity and effective connectivity within the frontoparietal network during precision walking with visual cueing: an fNIRS study2023

    • 著者名/発表者名
      Le Duc Trung、Tsuyuhara Masato、Kuwamura Hiroki、Kitano Kento、Nguyen Thu Dang、Duc Nguyen Thuan、Fujita Naoto、Watanabe Tatsunori、Nishijo Hisao、Mihara Masahito、Urakawa Susumu
    • 雑誌名

      Cerebral Cortex

      巻: 33 号: 22 ページ: 11157-11169

    • DOI

      10.1093/cercor/bhad354

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reaction time and brain oscillations in Go/No-go tasks with different meanings of stimulus color2023

    • 著者名/発表者名
      Horinouchi Takayuki、Watanabe Tatsunori、Kuwabara Takayuki、Matsumoto Takuya、Yunoki Keisuke、Ito Kanami、Ishida Haruki、Kirimoto Hikari
    • 雑誌名

      Cortex

      巻: 169 ページ: 203-219

    • DOI

      10.1016/j.cortex.2023.07.011

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of transcranial static magnetic stimulation over unilateral or bilateral motor association cortex on performance of simple and choice reaction time tasks2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Takuya、Watanabe Tatsunori、Ito Kanami、Horinouchi Takayuki、Shibata Sumiya、Kurumadani Hiroshi、Sunagawa Toru、Mima Tatsuya、Kirimoto Hikari
    • 雑誌名

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 17 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3389/fnhum.2023.1298761

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intramuscular and intermuscular coherence analysis while obstacle crossing during treadmill gait2023

    • 著者名/発表者名
      Wen Lin、Watanabe Tatsunori、Iwamoto Yoshitaka、Ishii Yosuke、Miyoshi Fumiya、Shiraishi Kanako、Date Shota、Siu Ka-Chun、Kirimoto Hikari、Takahashi Makoto
    • 雑誌名

      Somatosensory & Motor Research

      巻: 41 号: 4 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1080/08990220.2023.2296516

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Very low-frequency transcranial electrical stimulation over the primary motor area can influence the voluntary movement initiation in humans2023

    • 著者名/発表者名
      Shibata Sumiya、Watanabe Tatsunori、Otsuru Naofumi、Onishi Hideaki、Mima Tatsuya
    • 雑誌名

      Brain Stimulation

      巻: 16 号: 2 ページ: 442-444

    • DOI

      10.1016/j.brs.2023.01.1679

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Observation of respiration-entrained brain oscillations with scalp EEG.2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe T, Itagaki A, Hashizume A, Takahashi A, Ishizaka R, Ozaki I.
    • 雑誌名

      Neurosci Lett.

      巻: 797 ページ: 137079-137079

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2023.137079

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effect of prior knowledge of color on reaction time depends on visual modality2022

    • 著者名/発表者名
      Horinouchi Takayuki、Watanabe Tatsunori、Matsumoto Takuya、Yunoki Keisuke、Kuwabara Takayuki、Ito Kanami、Ishida Haruki、Kirimoto Hikari
    • 雑誌名

      Heliyon

      巻: 8 号: 5 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1016/j.heliyon.2022.e09469

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Coupled versus decoupled visuomotor feedback: Differential frontoparietal activity during curved reach planning on simultaneous functional near‐infrared spectroscopy and electroencephalography2022

    • 著者名/発表者名
      Le Duc Trung、Ogawa Hiroki、Tsuyuhara Masato、Watanabe Kazuki、Watanabe Tatsunori、Ochi Ryosuke、Nishijo Hisao、Mihara Masahito、Fujita Naoto、Urakawa Susumu
    • 雑誌名

      Brain and Behavior

      巻: 12 号: 7 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1002/brb3.2681

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Triple tSMS system (“SHIN jiba”) for non-invasive deep brain stimulation: a validation study in healthy subjects2022

    • 著者名/発表者名
      Sumiya Shibata, Tatsunori Watanabe, Takuya Matsumoto, Keisuke Yunoki, Takayuki Horinouchi, Hikari Kirimoto, Jianxu Zhang, Hen Wang, Jinglong Wu, Hideaki Onishi, Tatsuya Mima
    • 雑誌名

      Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation

      巻: 19 号: 1 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1186/s12984-022-01110-7

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cutaneous information processing differs with load type during isometric finger abduction2022

    • 著者名/発表者名
      Yunoki Keisuke、Watanabe Tatsunori、Matsumoto Takuya、Kuwabara Takayuki、Horinouchi Takayuki、Ito Kanami、Ishida Haruki、Kirimoto Hikari
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 号: 12 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0279477

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Very low-frequency tACS inducing the brain oscillation similar toMRCP can influence the voluntary movement initiation in humans2024

    • 著者名/発表者名
      Sumiya Shibata, Tatsunori Watanabe, Naofumi Otsuru, Hideaki Onishi, Tatsuya Mima
    • 学会等名
      Neural Dynamics and Information Processing in the Brain and Body
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 交通ルールとストループ状態の視覚刺激に対する歩行開始動作の反応時間と予測性姿勢調節2023

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之,石田晴輝,渡邊龍憲,桐本光
    • 学会等名
      第17回日本作業療法研究学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 視覚刺激色の文脈に依存したGo/No-go課題の反応時間と前頭葉の事象関連同期/脱同期2023

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之,渡邊龍憲,桐本光
    • 学会等名
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Brain Oscillations Related to Prolonged Reaction Times in Go/No-go Tasks with Different Meanings of Stimulus Color2023

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Horinouchi, Tatsunori Watanabe, Hikari Kirimoto
    • 学会等名
      Neuroscience 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The effects of transcranial static magnetic field stimulation over the dorsolateral prefrontal cortex on working memory performance and brain oscillatory activity2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsunori Watanabe, Xiaoxiao Chen, Keisuke Yunoki, Takuya Matsumoto, Takayuki Horinouchi, Kanami Ito, Haruki Ishida, Hikari Kirimoto
    • 学会等名
      World Physiotherapy Congress 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] トリプル経頭蓋静磁場刺激は一次運動野の下肢領域の興奮性を減弱する2023

    • 著者名/発表者名
      石坂陸,渡邊龍憲
    • 学会等名
      第16回日本ヒューマンケア科学学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 呼吸相が及ぼす皮質脊髄路の興奮性について2023

    • 著者名/発表者名
      髙橋碧希,渡邊龍憲
    • 学会等名
      第16回日本ヒューマンケア科学学会学術集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 視覚刺激色の先行知識が歩行開始の反応時間と予測性姿勢調節に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之,石田晴輝,渡邊龍憲,桐本光
    • 学会等名
      第17回モーターコントロール研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 視覚運動制御における腹側運動前野による一次運動野の調整機構2023

    • 著者名/発表者名
      渡邊龍憲,桑原貴之,松本卓也,堀之内峻之,桐本光
    • 学会等名
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 経頭蓋静磁場刺激が脳の興奮性に及ぼす影響:一次運動野の下肢領域に対する検証2023

    • 著者名/発表者名
      石坂陸,中村美優,桐本光,松本卓也,堀之内俊之,渡邊龍憲
    • 学会等名
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 運動イメージ中の皮質脊髄路興奮性は呼吸相によって異なるか?2023

    • 著者名/発表者名
      髙橋碧希,尾崎勇,柳剛裕也,福士勇人,渡邊龍憲
    • 学会等名
      第28回日本基礎理学療法学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 一次運動野の下肢領域に対する経頭蓋静磁場刺激が脳の興奮性に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      石坂陸,渡邊龍憲
    • 学会等名
      第7回基礎理学療法学若手研究者ネットワークシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ステップ動作開始時の予測的姿勢制御と関連脳活動―認知的負荷による検討―2023

    • 著者名/発表者名
      南航大,山中英士,奥山航平,川上途行,渡邊龍憲
    • 学会等名
      第7回基礎理学療法学若手研究者ネットワークシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 髙橋碧希,渡邊龍憲2023

    • 著者名/発表者名
      呼吸相は運動イメージ中の皮質脊髄路興奮性に影響するか?
    • 学会等名
      第7回基礎理学療法学若手研究者ネットワークシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 視覚刺激色の先行知識がGo/No-go課題の予測姿勢調節機能と反応時間に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之,渡邊龍憲,石田晴輝,桐本光
    • 学会等名
      第53回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] The effects of unilateral and bilateral transcranial static magnetic field stimulation over the premotor cortex on simple and choice reaction times2023

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Horinouchi, Takuya Matsumoto, Tatsunori Watanabe, Toru Sunagawa, Sumiya Shibata, Tatsuya Mima, Hikari Kirimoto
    • 学会等名
      5th International Brain Stimulation Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 交通ルールに反するGo/No-go課題で生じる反応時間の遅延に関連した感覚運動皮質のθ帯域オシレーション2022

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之, 渡邊龍憲, 桑原貴之, 松本卓也, 柚木啓輔, 伊藤佳奈実, 石田晴輝, 桐本光
    • 学会等名
      第16回Motor control研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 楽器奏者における快適タッピングリズム生成の恒常性2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤佳奈実, 堀之内峻之, 松本卓也, 柚木啓輔, 石田晴輝, 渡邊龍憲, 桐本光
    • 学会等名
      第16回Motor control研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己ペースタッピングで生じるrepeated bou;rate enhancementは楽器演奏経験により抑制される2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤佳奈実, 堀之内峻之, 松本卓也, 渡邊龍憲, 桐本光
    • 学会等名
      第56回日本作業療法学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 色の先行知識がGo/No-go課題の反応時間に及ぼす影響は視覚モダリティの違いに依存する2022

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之, 松本卓也, 伊藤佳奈実, 渡邊龍憲, 桐本光
    • 学会等名
      第56回日本作業療法学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 背側及び腹側運動前野による一次運動野に対する抑制は視覚運動制御に重要である2022

    • 著者名/発表者名
      桑原貴之, 松本卓也, 柚木啓輔, 渡邊龍憲, 桐本光
    • 学会等名
      第56回日本作業療法学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 刺激色の文脈に依存したGo/No-go課題の反応時間の遅延と右前頭葉の脳律動の関係2022

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之, 渡邊龍憲, 桑原貴之, 松本卓也, 柚木啓輔, 伊藤佳奈実, 石田晴輝, 桐本光
    • 学会等名
      第16回日本作業療法研究学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 楽器奏者の快適ペースタッピングにおける安定性と運動力学的特徴2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤佳奈実、堀之内峻之、松本卓也、柚木啓輔、石田晴輝、渡邊龍憲、桐本光
    • 学会等名
      第16回日本作業療法研究学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 交通ルールに関する色の先行知識と視覚刺激の意味の乖離が反応時間とθ律動に及ぼす影響2022

    • 著者名/発表者名
      堀之内峻之, 渡邊龍憲, 桑原貴之, 松本卓也, 柚木啓輔, 伊藤佳奈実, 石田晴輝, 桐本光
    • 学会等名
      第52回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 楽器演奏者のロバストなタッピングリズムを支持する歩調取り機構2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤佳奈実, 堀之内峻之, 松本卓也, 柚木啓輔, 石田晴輝, 渡邊龍憲, 桐本光
    • 学会等名
      第52回日本臨床神経生理学会学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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