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2018 年度 実施状況報告書

脳損傷後の運動機能の回復を促進する運動療法の神経学的な作用機序の解明に向けた研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K13069
研究機関昭和大学

研究代表者

吉川 輝  昭和大学, 医学部, 助教 (90737355)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード脳損傷 / 皮質脊髄路 / 運動負荷 / 運動機能回復 / 動作分析 / 代謝 / 遺伝子
研究実績の概要

脳損傷後の運動機能の回復を目的として運動療法が行われる。運動療法は破綻した神経回路網の修飾を促進することにより効果を発揮すると考えられている。しかしながら、運動療法が機能改善をもたらす詳細は未だ十分に理解されていない。そこで、当該研究は、一側脳損傷モデルマウスに対して運動療法としてトレッドミル走行課題を実施し運動機能の評価、皮質脊髄路および四肢筋の組織学的、生理学的検証、さらにこれらに作用する因子の探索を行い運動療法の作用を明らかにすることである。
これまでの我々の研究では、脳損傷モデル動物にトレッドミル走行の運動課題を課し、走行中の動物の代謝を測定することで運動負荷量を定量的に表現することを可能とした。さらに、運動障害に対してこれまで既存の評価方法に加え3次元歩行分析を行い脳損傷後の四肢の動きの変化を運動学的に見出すことに成功した。
当該年度は、脳損傷モデル動物に対して運動負荷量をモニタリングしたトレッドミル走行課題を行う運動群と走行課題を行わない非運動群に分け、4週後に2つの検証を行った。一つ目は、歩行中の後肢の動きの変化を運動群と非運動群で3次元歩行分析法を用いて比較した。一歩行周期における歩行スピード、遊脚期、立脚期などのパラメーターは運動療法の有無による影響を受けていなかった。一方、足、膝そして股関節において、運動療法によって関節の動きに改善が見られる部位と変化がない部位の存在が分かった。2つ目の検証は、これらの関節の動きを担う筋が運動療法の有無によりどのように修飾されるかをマグヌス法で調べることである。麻痺側の筋に電気刺激を与えた場合、損傷後1ヶ月では両群で差は見られなかったが、カリウムイオンによる最大収縮力の評価では、運動群は非運動群に比べ有意に収縮力が増大することが見られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当該年度は、脳損傷モデルマウスに対して運動療法を実施する運動群、非実施群に分けて、それぞれの動物から各組織を採取しPCRにて運動療法により影響を受ける候補遺伝子を抽出する予定であった。しかし、3次元での運動学的な評価により、運動療法が歩行中の関節運動に影響を及ぼしていることがわかった。そのため、その関節運動に関わる筋の作用についてより詳細に調べることを行ったため、当初の計画からやや遅れてしまった。筋の生理学的な作用を検証する際、摘出の不手際および各種条件設定に時間を要してしまった。また、筋の組織学的な検証では、免疫染色に使用する抗体の選定および染色条件を決定ための時間を多く要してしまった。しかし、現在は上記の問題は解消し、因子として検討している筋の免疫組織学的検証を行っている。組織学的な検証後、すぐにPCRに取り掛かる予定である。

今後の研究の推進方策

次年度は、筋の組織学的検証を継続的に行い、その上で検討しているいくつかの因子に対してPCRを行う予定である。PCRは筋、脊髄、大脳皮質に対して運動群、非運動群で行う予定である。それにより運動によりターゲットとして考えている因子の遺伝子発現と組織学的な変化の両者を確認することができると考える。

次年度使用額が生じた理由

当該年度は、PCRを実施する予定であったが、動物の運動学的検証、筋の電気生理学的実験を優先したこと、さらに抗体などの実験試薬を安価なタイミングで購入できたために残金が発生した。
次年度は、動物飼育に関連する備品、モデル動物作成に関わる試薬や備品、免疫組織化学で使用する試薬およびPCRなど分子生物学的研究に必要な物品を購入する。研究により得られた結果を論文、学会で発表するために使用する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Left Posterior Orbitofrontal Cortex Is Associated With Odor-Induced Autobiographical Memory: An fMRI Study2018

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Keiko、Masaoka Yuri、Kawamura Mitsuru、Yoshida Masaki、Koiwa Nobuyoshi、Yoshikawa Akira、Kubota Satomi、Ida Masahiro、Ono Kenjiro、Izumizaki Masahiko
    • 雑誌名

      Frontiers in Psychology

      巻: 9 ページ: 687 -687

    • DOI

      10.3389/fpsyg.2018.00687

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Relationship between Resting-State Functional Connectivity and cognitive function.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Akira, Masaoka Yuri, Yoshida Masaki, Koiwa Nobuyoshi, Kubota Satomi, Manabe Ryo, Natsuko Iizuka, Ida Masahiro, Izumizaki Masahiko
    • 学会等名
      The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional kinematical gait analysis of hindlimbs in rats with focal cerebral infarction.2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Kumada, Akira Yoshikawa, Saho Morishita, Kazuya Hokamura, Masahiko Izumizaki, Kazuo Umemura
    • 学会等名
      he 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Relation between Montreal Cognitive Assessment and amygdala-hippocampus volumes in the elderly.2019

    • 著者名/発表者名
      Satomi Kubota, Yuri Masaoka, Masaki Yoshida, Ryuta Kinno, Akira Yoshikawa, Ryo Manabe, Natsuko Iizuka, Masahiro Ida, Kenjiro Ono, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Hippocampus abnormalities evaluated by density imaging in COPD patients.2019

    • 著者名/発表者名
      Natsuko Iizuka, Yuri Masaoka, Ryo Manabe, Masaki Yoshida, Koji Kamagata, Yuki Takenaka, Kentaro Okuda, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Masahiro Ida, Kenjiro Ono, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of optogenetic inhibition of 5-HT neurons in the dorsal raphe nucleus on respiratory control.2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuko Kanamaru, Mana Tsukada, Akira Yoshikawa, Hiroshi Onimaru, Ayako Mochizuki, Masataka Sunagawa, Tomio Inoue, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      The 9th Federation of Asian and Oceanian Physiological Societies Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] 安静時機能的磁気共鳴画像における呼吸、心拍の影響.2018

    • 著者名/発表者名
      吉川輝, 政岡ゆり, 吉田正樹, 小岩信義, 久保田怜美, 眞鍋亮, 飯塚奈都子, 井田正博,泉﨑雅彦
    • 学会等名
      第25回脳機能とリハビリテーション研究会学術集会
  • [学会発表] efault mode network and cognitive function: investigating into resting-state functional connectivity between hemisphere.2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Yoshikawa, Masahiro Ida, Yuri Masaoka, Masaki Yoshida, Nobuyoshi Koiwa, Satomi Kubota, Ryo Manabe, Natsuko Iizuka, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第46 回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] Association between odor memory and prefrontal cortex: an fMRI study.2018

    • 著者名/発表者名
      Yuri Masaoka, Keiko Watanabe, Masahiro Ida, Masaki Yoshida, Nobuyoshi Koiwa, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Natsuko Iizuka, Mitsuru Kawamura, Kenjirou Ono, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第46 回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] Amygdala reduction could be an early indication for cognitive impairment in elderly subjects.2018

    • 著者名/発表者名
      Satomi Kubota, Yuri Masaoka, Masaki Yoshida, Ryuta Kinno, Akira Yoshikawa, Ryo Manabe, Natsuko Iizuka, Masahiro Ida, Kenjirou Ono, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第46 回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] Cognitive function and morphological brain changes in chronic obstructive pulmonary disease.2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Manabe, Yuri Masaoka, Kentaro Okuda, Masaki Yoshida, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Haruna Sato, Hitomi Ida, Masahiro Ida, Hironori Sagara, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      第46 回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] Graph theoretical analysis of functional brain network for abnormal binocular function.2018

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yoshida, Masahiro Ida, Yuri Masaoka, Nobuyuki Koiwa, Akira Yoshikawa.
    • 学会等名
      第46 回日本磁気共鳴医学会大会
  • [学会発表] Three-dimensional kinematic evaluation of motor deficit in a rat model of photochemically induced focal stroke.2018

    • 著者名/発表者名
      Akira Yoshikawa, Saho Morishita, Kazuya Hokamura, Kazuo Umemura, Masahiko Izumizaki, Tatsuro Kumada
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Odor induced autobiographical memory associated with slow breathing and medial prefrontal activity: fMRI study.2018

    • 著者名/発表者名
      Yuri Masaoka, Keiko Watanabe, Mitsuru Kawamura, Masaki Yoshida, Nobuyoshi Koiwa, Akira Yoshikawa, Satomi Kubota, Masahiro Ida, Kenjirou Ono, Masahiko Izumizaki
    • 学会等名
      Neuroscience 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 胸髄損傷不全麻痺患者の片脚立位保持及び歩行特性.2018

    • 著者名/発表者名
      金承革,吉川輝,栗田泰成,河戸誠司
    • 学会等名
      第40回臨床歩行分析研究会定例会
  • [学会発表] 3次元神経筋骨格モデルを用いた痙性歩行の治療評価2018

    • 著者名/発表者名
      的場斗吾, 小野智貴, 長谷和徳, 吉田真, 金承革,吉川輝
    • 学会等名
      第39回バイオメカニズム学術講演会
  • [学会発表] COPD患者における脳の構造性変化について.2018

    • 著者名/発表者名
      眞鍋亮, 政岡ゆり, 奥田健太郎, 吉田正樹, 吉川輝, 久保田怜美, 井田瞳, 井田正博, 相良博典, 泉崎雅彦
    • 学会等名
      第28回日本呼吸ケア・リハビリテーション学会学術集会
  • [学会発表] 地域在住の健康高齢者を対象とした嗅覚機能と認知機能の関係性 -安静時機能的磁気共鳴画像法を用いた機能的接続性解析-2018

    • 著者名/発表者名
      吉川輝, 政岡ゆり, 吉田正樹, 小岩信義, 久保田怜美, 眞鍋亮, 飯塚奈都子, 井田正博,泉﨑雅彦
    • 学会等名
      第5回日本地域理学療法学会学術大会
  • [学会発表] マウスにおける漸増運動負荷中の呼吸・代謝応答の加齢に伴う変化.2018

    • 著者名/発表者名
      吉川輝, 金丸みつ子, 飯塚眞喜人, 大滝博和, 泉﨑雅彦
    • 学会等名
      第23回日本基礎理学療法学会学術大会
  • [備考] 昭和大学 医学部 生理学講座 生体調節機能学部門

    • URL

      http://www.showa-u.ac.jp/sch/med/major/physiol2/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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