| 研究課題/領域番号 |
21K11174
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| 研究機関 | 国際医療福祉大学 |
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研究代表者 |
緒方 勝也 国際医療福祉大学, 福岡薬学部, 教授 (50380613)
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| 研究分担者 |
桐本 光 広島大学, 医系科学研究科(保), 教授 (40406260)
中薗 寿人 福岡国際医療福祉大学, 医療学部, 講師 (70814771)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | 運動誘発電位 / 経頭蓋磁気刺激 / F波 / 脳波 |
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| 研究実績の概要 |
本研究計画では運動誘発電位(MEP)の時間的揺らぎが脳波律動に関連すること(脳波-MEP連関)を評価する中で、一次運動野を中心とする周期活動が手指の運動に与える影響とその神経基盤を明らかにすることを目的としている。今年度は経頭蓋交流電流刺激で外部より皮質活動を同調させ、別の脳刺激法である間欠性シータバースト刺激に対する応答を評価した。その結果10Hzの交流電流刺激ではシータバースト刺激の促通効果を位相依存的に抑制することが明らかとなり、一方20Hzの交流電流刺激では位相に関わらずシータバースト刺激の促通効果を抑制することが明らかとなった。一次運動野を経頭蓋交流電流刺激で外部から同調した際に興奮性がα帯域、β帯域の刺激で促通あるいは抑制されることは既に報告されていたが、代表的な非侵襲的脳刺激法の１つであるシータバースト刺激と干渉すること、またそれが周波数、位相依存的であることが明らかとなり、脳周期活動の機能や重要性を明らかにする知見が得られた。本研究結果は海外誌に投稿し掲載された。
またMEPで計測される筋活動は一次運動野から脊髄前角細胞を経て計測され脊髄興奮性の影響を受けることが想定されるが、F波の記録で知られるように脊髄前角の興奮性も一次運動野と同様経時的に変化している。手内筋3筋(短母指外転筋、第一背側骨間筋、少子外転筋)より記録し、手根部で正中神経、尺骨神経を単独、あるいは同時刺激し現在データ収集中である。尺骨神経刺激により正中神経支配筋である短母指外転筋のF波が観察されるなど興味深い知見が定性的にも得られており、今後被験者数を増やした後データ解析を行う。
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| 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3年度は一次運動野に対し周期活動の影響を評価するため経頭蓋交流電流刺激で外部より皮質活動を同調させ、別の脳刺激法である間欠性シータバースト刺激に対する応答を評価した。その結果10Hzの交流電流刺激ではシータバースト刺激の促通効果を位相依存的に抑制することが明らかとなり、一方20Hzの交流電流刺激では位相に関わらずシータバースト刺激の促通効果を抑制することが明らかとなった。皮質の周期活動のうちα帯域、β帯域は四肢の安静や姿勢の維持など様々な意義が提案されているが、これらの周期活動を外部より与えることで代表的な非侵襲的脳刺激法の１つであるシータバースト刺激と干渉すること、またその相互作用の位相依存的な効果が明らかとなった。これまでもシータバースト刺激は効果の変動がしばしばみられることが報告されているが、それらの基盤解明につながる重要な知見が得られたと考えられる。本研究結果はまた研究計画における脳周期活動の意義を明らかにする一助となった。
並行して手内筋で3か所(短母指外転筋、第一背側骨間筋、少子外転筋)に筋電図を計測し、F波を計測し、現在データ収集中である。尺骨神経刺激により正中神経支配である短母指外転筋のF波が見られるなど興味深い知見が定性的にも得られており、今後データ収集後解析を進め、次の研究につなげる予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はまず現在データ収集中の多Ch記録F波の解析を行う。現在のところ尺骨神経刺激による短母指外転筋(正中神経支配)のF波が観察されるといった結果が得られているが、各記録筋間の相関や試行間の相関を検討する。多Ch F波を計測する上で容積伝導による他の筋電図信号の重畳が生じる可能性がある。この際に真の活動量を評価するため独立成分分析 (ICA)を用いる。ICAは数理的に複数の発生源が混合した記録から実際の発生源の信号を分離できるこの研究を通じて脊髄レベルでの手内筋間の活動の相互作用が明らかとなり、手指の分離運動、共同運動における脊髄レベルの神経基盤が明らかになると期待される。また時系列的な変化も評価され、安静時の自然変動、自己相関の評価がなされ、MEP振幅の時系列変動に与える影響度も明らかにできると考える。
続いて脳波-多Ch MEPの研究を並行して行う。筋電図は手内筋の3筋に配置、脳波は頭皮上32箇所の電極を配置し、200試行記録する。脳波は磁気刺激直前の区間を取り出しウェーブレット変換による時間周波数解析を行う。解析においては各筋の活動とパワー値の相関を評価するが、脳波、筋電図とも多因子であり、複雑な関係が生じる。有意な連関を見出すため、サポートベクターマシンなど各種機械学習関連の技術を応用する。
現在のところ概ね順調に進展しており、現在の体制を維持し、分担研究者やその他連携する各研究者の協力の元、研究を遂行し手指運動の神経基盤の解明、新たなニューロリハビリテーションの提案につなげる予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
概ね計画に沿った支出がなされたが、一部他の研究より生じた消耗品で賄われた費用が生じた。また旅費に関してCovid19に伴うオンライン開催のため支出が生じなかった。残額は次年度での謝金や消耗品に割り当てる予定である。
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