| 研究課題/領域番号 |
16K12935
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
松川 寛二 広島大学, 医歯薬保健学研究科(保), 教授 (90165788)
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| 研究分担者 |
遠藤 加菜 広島大学, 医歯薬保健学研究科(保), 助教 (60584696)
梁 楠 広島大学, 医歯薬保健学研究科(保), 助教 (70512515)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 大脳皮質脳活動 / 無拘束歩行運動 / セントラルコマンド / 携帯型近赤外分光計 / リハビリテーション / 大脳皮質運動野 / 大脳皮質前頭前野 |
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| 研究実績の概要 |
平成28年度には、多チャンネル携帯型近赤外分光計(NIRS)を使って大脳皮質脳活動（局所酸素化ヘモグロビン濃度 Oxy-Hb）を無拘束な状態で記録できる新しい無線遠隔計測システムを開発した。このシステムを用いて無拘束床歩行時にみられる大脳皮質運動野に脳活動を調べたところ、運動野Oxy-Hbは運動開始後から増加しその後減少に転じた。このOxy-Hb増加は歩行速度に比例して減弱した。一方、Oxy-Hb減少は歩行速度に比例して亢進した。この結果は、歩行速度の増加に従って、運動野の賦活が減少し、歩行運動における大脳皮質性調節の役割分担が低下することを示唆した。
平成29年度では、2チャンネルおよび多チャンネルNIRSシステムを用いて、無拘束な自発床歩行時にみられる大脳皮質前頭前野の脳活動を記録し、大脳皮質脳活動の時空間分布を解析した。その結果、運動野のOxy-Hb応答とは異なり、前頭前野Oxy-Hbは運動開始前5-10秒から増加し開始直後に最大となり、その後にOxy-Hbは減少した。運動開始前に起こる脳活動は、運動野とは異なる前頭前野の大きな特徴である。更に、その増加は随意的に歩行運動をスタートした場合でのみ現れ、声掛けにより突然に歩行運動を開始した時には観察されなかった。随意運動と関連して運動野はもちろん運動コマンドの発現と関係するが、以上の所見は前頭前野が循環調節を担う中枢指令（中枢コマンドと呼ぶ）の発現に関ることを示唆した。自発床歩行運動の精神イメージは前頭前野Oxy-Hbを増加させ、また閉眼での床歩行は前頭前野Oxy-Hbを顕著に増加させた。このような実験結果は上記の作業仮説を支持した。歩行運動中には前頭前野の脳活動が安静レベルよりも低下したので、歩行運動継続時にみられる循環調節への関与は残された課題である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
平成29年度当初の研究実施計画は、携帯型NIRSの無線遠隔記録システムを用いて、無拘束床歩行時にみられる大脳皮質前頭前野の脳活動を記録し、平成28年度に計測した運動野脳活動の応答との比較を行った。この比較を通して、無拘束自発歩行時にみられる大脳皮質の異なる脳領域活動の時空間分布やそれらの機能を明らかにすることを目的とした。その結果、運動野と前頭前野の脳活動は自発歩行時に全く動態を示すことを実証し、当初の研究計画を達成した。さらに、随意運動と関連して前頭前野が循環調節を担う中枢指令の発現に関ることを示す実験データはヒトの無拘束な自発歩行運動で得られたものであり極めて貴重であり、現在これらの新しいデータを取りまとめ学術英語論文として執筆中である。早々に国際学術誌への投稿を目指している。
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| 今後の研究の推進方策 |
1) 前頭前野および運動野の脳活動の同時計測： 平成28年度は運動野活動を記録し、平成29年度は前頭前野活動を計測した。両者の比較から大脳皮質活動の時空間分布を明らかにしたが、それらの同時記録による検証は残された課題である。2台の多チャンネルNIRSシステムを並列処理して実験することを考えている。
2) 前頭前野が循環調節を担う中枢指令（中枢コマンドと呼ぶ）の発現に関ることが示唆されたが、歩行運動の継続時にみられる循環調節への関与は残された課題である。歩行速度の変化に対する反応から、その役割を明らかにしたい。
3) 自発歩行運動の精神イメージ評価： 運動時の中枢性制御を調べるために精神イメージを使用したが、イメージ尺度に関する評価は主観的な鮮明度のみであった。我々は、先行研究において、筋酸素化動態(Oxy-Hb濃度)が運動イメージにより増加することを報告した。この筋酸素化動態(Oxy-Hb濃度)を計測することで、運動イメージ尺度の客観的な評価を構築する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由） 平成29年度における研究計画を予想以上に進捗させることができ、実験繰り返し回数が当初の予定よりも減少した。そのため、研究実施にかかる消耗品費や被験者謝金が少なくなったため。
（使用計画） 平成29年度の使用残額を、平成30年度の物品費・旅費・謝金に組み入れて使用したい。
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