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上肢-体幹協調運動を制御する神経基盤の解明とリハビリテーションへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ2106
補助金の研究課題番号 22J01084 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分国内
審査区分 小区分59010:リハビリテーション科学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

佐々木 睦  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2023年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード機能的電気刺激 / 経頭蓋磁気刺激 / 脳波 / 運動制御 / FES / TMS / EEG
研究開始時の研究の概要

ヒトの体幹筋は日常生活からスポーツ活動に至るまであらゆる運動において身体を支える役割を担う。例えば、前方に上肢を挙げる単純動作でさえ、上肢運動に協調して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、動作の意識は上肢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。それにもかかわらず、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。本研究では、こうした円滑な上肢-体幹筋の協調運動を制御する神経メカニズムを経頭蓋磁気刺激(TMS)などの神経生理学的手法を用いて解明することを目指す。さらに、得られた基礎知見を応用し、新たなリハビリテーションの開発を試みる。

研究実績の概要

2023年度は4月から6月にかけ、ブレイン・コンピュータ・インターフェース(brain computer interface: BCI)と機能的電気刺激(functional electrical stimulation: FES)を組み合わせた介入法を用いた実験の準備を進めていた。年度途中で現在の職を辞職することが決まったため、研究の中断をした。昨年度から引き続き行なっているBCI-FES研究については基盤技術の開発および予備実験が済んでいるため、今後、それらの技術を用いて新たな研究を開始することを目指している。
BCI-FESの介入効果を検証するために使用予定であった経頭蓋磁気刺激(transcranial magnetic stimulation: TMS)による異なる筋間の神経的結合性の評価に関する研究は研究成果を論文としてまとめ、現在国際学術誌への投稿準備を行なっている。
FESに関しては、皮質脊髄路興奮性や脊髄興奮性を効果的に変調させる最適な刺激周波数を検討するために、さまざまな刺激周波数を用いたFES介入が神経興奮性に及ぼす影響を調べた。これらの結果は2023年9月にシンガポールで行われるInternational Functional Electrical Stimulation Societyで発表することが決まっている。
研究期間全体を通してBCI-FESに関する基盤技術を構築することができた。研究期間途中で異動が決まったため、早期に本研究を中断することになったが、これまでに得られた知見をもとに更なる発展研究が可能であると考えている。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 6件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

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

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Muscle synergy patterns as altered coordination strategies in individuals with chronic low back pain: a cross-sectional study2023

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

      Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation

      巻: 20 号: 1 ページ: 69-69

    • DOI

      10.1186/s12984-023-01190-z

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variability of trunk muscle synergies underlying the multidirectional movements and stability trunk motor tasks in healthy individuals2023

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

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 1193-1193

    • DOI

      10.1038/s41598-023-28467-6

    • 関連する報告書
      2022 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] F-waves induced by motor point stimulation are facilitated during handgrip and motor imagery tasks2023

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

      Experimental Brain Research

      巻: 241 号: 2 ページ: 527-537

    • DOI

      10.1007/s00221-022-06537-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Disinhibition of short-latency but not long-latency afferent inhibition of the lower limb during upper-limb muscle contraction2023

    • 著者名/発表者名
      Kato Tatsuya、Sasaki Atsushi、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      NeuroReport

      巻: 34 号: 5 ページ: 280-286

    • DOI

      10.1097/wnr.0000000000001889

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-level voluntary input enhances corticospinal excitability during ankle dorsiflexion neuromuscular electrical stimulation in healthy young adults2023

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

      PLOS ONE

      巻: 18(3) 号: 3 ページ: e0282671-e0282671

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0282671

    • 関連する報告書
      2022 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] Effects of trunk neuromuscular electrical stimulation on the motor circuits of able-bodied individuals2023

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

      Experimental Brain Research

      巻: 241(4) 号: 4 ページ: 979-990

    • DOI

      10.1007/s00221-023-06585-x

    • 関連する報告書
      2022 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] Distinct contribution of interneuronal circuits in the human motor cortex during interlimb interactions: A transcranial magnetic stimulation study2023

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

      Brain Stimulation

      巻: 16(1) 号: 1 ページ: 246-247

    • DOI

      10.1016/j.brs.2023.01.389

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [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
      2022 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] Effects of action observation and motor imagery of walking on the corticospinal and spinal motoneuron excitability and motor imagery ability in healthy participants2022

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

      PLOS ONE

      巻: 17 号: 4 ページ: 0266000-0266000

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0266000

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Changes in corticospinal and spinal reflex excitability through functional electrical stimulation with and without observation and imagination of walking2022

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

      Frontiers in Human Neuroscience

      巻: 16 ページ: 994138-994138

    • DOI

      10.3389/fnhum.2022.994138

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effective corticospinal excitability neuromodulation elicited by short-duration concurrent and synchronized associative cortical and neuromuscular stimulations2022

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

      Neuroscience Letters

      巻: 790 ページ: 136910-136910

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2022.136910

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Short-and long-latency afferent inhibition of the human leg motor cortex by H-reflex subthreshold electrical stimulation at the popliteal fossa2022

    • 著者名/発表者名
      Kato Tatsuya、Sasaki Atsushi、Nakazawa Kimitaka
    • 雑誌名

      Experimental Brain Research

      巻: 241 号: 1 ページ: 249-261

    • DOI

      10.1007/s00221-022-06497-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Firing behavior of single motor units of the tibialis anterior in human walking as non-invasively revealed by HDsEMG decomposition2022

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

      Journal of Neural Engineering

      巻: 19(6) 号: 6 ページ: 066033-066033

    • DOI

      10.1088/1741-2552/aca71b

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Distinct contribution of interneuronal circuits in the human motor cortex during interlimb interactions: A transcranial magnetic stimulation study2023

    • 著者名/発表者名
      Sasaki Atsushi、Kato Tatsuya、Kaneko Naotsugu、Masugi Yohei、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka
    • 学会等名
      5th International Brain Stimulation Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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