多角的計測に基づく歩行の環境適応メカニズムの計算論的理解

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20033030
• 研究機関: 国立精神・神経センター
• 研究代表者: 花川 隆 国立精神・神経センター, 神経研究所・疾病研究第七部, 室長 (30359830)
• キーワード: 歩行制御 / イメージング / 計算論神経科学 / 医工連携 / 環境適応

研究概要

歩行障害患者の機能改善やリハビリテーションへ応用できる非侵襲脳刺激法の開発を目的として、頭皮上から弱い直流電流を通電させることで、一過性に脳機能を変化させる経頭蓋直流電気刺激(tDCS)を用いて下肢運動機能を向上させる予備的研究を開始し、tDCS陽極刺激により若年健常者の下肢の筋力を増強できるという有望な結果を得た。実際に歩行障害患者のリハビリテーションと併用し、リハビリテーションの効果を促進できるかどうかの検討を開始した。また、歩行などの運動課題中に計測される脳活動の解釈を深めるため、経頭蓋磁気刺激(TMS) 、表面筋電図(EMG)と機能的MRIの同時測定系を用いて、一次運動野に様々な強度のTMSを与え、誘発筋電図とMRI信号変化を測定した。TMS刺激により、一次運動野だけでなく刺激部位から離れた補足運動野や刺激と反対側の小脳などにおいても、TMS強度に対して閾値下で線形的、閾値付近で非線形的に応答する脳活動が誘発されることを初めて示した(Cerebral Cortex印刷中)。引き続きEMG-fMRI同時計測下に、運動野TMS刺激条件、自発運動条件、末梢神経刺激による他動運動条件を加えて、運動計画・準備、運動生成、運動に伴って生じる固有感覚入力による運動野活動を分離する実験を行った。以上の結果は、歩行中に測定できる脳活動を各要素に応じて正確にモデル化するための貴重な基礎資料を提供すると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Is the insula responsible for suppression of natural urges? (2009)
  • 著者名/発表者名: Lerner A, Bagic A, Hanakawa T, Boudreau EA, Pagan F, Mari Z, Bara-Jimenez W, Aksu M, Sato S, Murphy DL, Hallett M
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 19 ページ: 218-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional coupling underlying motor and cognitive functions of the dorsal premotor cortex (2009)
  • 著者名/発表者名: Abe M, Hanakawa T
  • 雑誌名: Behavioural Brain Research 198 ページ: 13-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] The representation of blinking movement in cingulate motor areas : a functional mgnetic resonance imaging study (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T, Dimyan MA, Halleftt M
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 18 ページ: 930-937
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motor planning, imagery and execution : a time-course study with fun ctional MRI (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T, Dimyan MA, Halleftt M
  • 雑誌名: Cerebral Cortex 18 ページ: 2775-2788
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural mechmisms involved in observation and imagery of gait movement (2008)
  • 著者名/発表者名: Iseki K, Hanakawa T, Shinozaki J, Nankaku M, Fukuyama H.
  • 雑誌名: Neuroimage 41 ページ: 1021-1031
  • 査読あり
• [雑誌論文] The stereokinetic effect reveals different roles of the lateral occipito-temporal and parietal cortex for 3-D perception from motion : An fMRI study (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto T, Takahashi S, Hanakawa T, Urayama S, Fukuyama H, Ejima Y.
  • 雑誌名: Journal of Vision 8 ページ: 1-17
  • 査読あり
• [雑誌論文] High resolution MRI revealed small orbitofrontal traumatic lesions responsible for behavioral changes (2008)
  • 著者名/発表者名: Namiki C, Yamada M, Yoshida H, Hanakawa T, Fukuyama H, Murai T
  • 雑誌名: Neurocase 14 ページ: 474-479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hemispheric asymmetry of the arcuate fasciculus in patients with unilateral language dominancy defined by Wada test (2008)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto R, Okada T, Mikuni N, Mitsueda T, Taki J, Sawamoto N, Hanakawa T, Miki Y, Ikeda A, Hashimoto N, Fukuyama H, Takahashi RiZ, Bara-Jimenez W, Aksu M, Sato S, Murphy DL, Hallett M
  • 雑誌名: Journal of Neurology 255 ページ: 1703-1711
  • 査読あり
• [雑誌論文] 基底核と認知 (2008)
  • 著者名/発表者名: 花川隆
  • 雑誌名: 分子精神医学 8 ページ: 41-47
• [学会発表] 多モダリティイメージングによる脳領域間連関計測へのアプローチ (2008)
  • 著者名/発表者名: 花川隆
  • 学会等名: 第38回日本臨床神経生理学会・学術大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-11-18
• [学会発表] Parallel basal ganglia-frontal cortical loops for the control of motor and cognitive agility (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T, Hallett M
  • 学会等名: Neuroscience 2008
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2008-11-17
• [学会発表] 歩行-中枢 (2008)
  • 著者名/発表者名: 花川隆
  • 学会等名: 第67回日本めまい平衡学会総会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2008-10-30
• [学会発表] Does mental rotation of hands and feet involve somatotopically organlzed brain regions? (2008)
  • 著者名/発表者名: Hanakawa T, Hosoda C, Honda M
  • 学会等名: 14th Annual Meeting of the Organization for Human Brain Mapping
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2008-06-16
• [学会発表] 行動制御における大脳基底核・皮質系の役割 : 脳機能イメージングからの知見 (2008)
  • 著者名/発表者名: 花川隆
  • 学会等名: ロボテイクス・メカトロニクス講演会2008
  • 発表場所: 長野
  • 年月日: 2008-06-05
• [学会発表] 運動実行・認知処理速度に関わる基底核皮質活動 (2008)
  • 著者名/発表者名: 花川隆、Mark Hallett
  • 学会等名: 第2回Motor Control研究会
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 2008-05-30
• [学会発表] 運動・認知実行速度に関わる脳活動とその加齢性変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 花川隆、Mark Hallett
  • 学会等名: 第49回日本神経学会総会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2008-05-16