Brain stimulation と動作スキル学習に関する運動神経生理学的研究

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25350815
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 船瀬 広三 広島大学, 総合科学研究科, 教授 (40173512)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 経頭蓋磁気刺激 / 末梢神経刺激 / 一次運動野興奮性 / 運動パフォーマンス

研究実績の概要

非侵襲的脳刺激介入による運動パフォーマンスの変化に関する実験を実施した．非侵襲的脳刺激法として，末梢神経電気刺激（ES）－経頭蓋磁気刺激（TMS）の組合せによるpaired associative stimulation（PAS）を採用した．ES－TMS時間間隔はM1の興奮性増大を誘引するとされる25ms（PAS25）とした．被験筋は右手第1背側骨間筋（FDI）とし，先行研究で報告された方法にしたがい，0.2ms幅の矩形波を右手首関節部で正中尺骨神経に知覚閾値の3倍の強度で与えた．TMSは左大脳半球のFDI試適部位に与え，FDIから約1mV振幅の運動誘発電位（MEP）を誘発した．これらの刺激を組み合わせたPASを0.2Hzで180回（15分間），安静状態の被験者に与え，M1の可塑性を誘発し，PAS介入前後における運動パフォーマンス及びMEPの変化を記録した．対象条件としてシャム刺激となるES－TMS時間間隔100ms（PAS100）も実施した．実験は同一被験者を1週間以上の間隔をおいて実施するクロスオーバーデザインとした．右利き被験者10名程度を予定しており，クロスオーバーデザインにより実験を行う．観察した運動パフォーマンス指標としては，筋力発揮系として最大随意収縮強度（MVC）による瞬時示指外転動作と最大筋力到達時間，速度発揮系として聴覚刺激に対する示指外転時のEMG反応時間と示指外転動作の最大加速度を測定し，MEP振幅変化と併せてPAS介入効果を検討した．PAS25のみに介入後MEP振幅の一過性の増大は確認できた．運動パフォーマンス指標については，PAS25のMVCのみ介入前に比較して有意な増大が見られたが，それ以外の指標についてはPAS効果はみられなかった．

研究成果

• [雑誌論文] Patterned sensory nerve stimulation enhances the reactivity of spinal Ia inhibitory interneurons (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota S, Hirano M, Morishita T, Uehara K, Funase K
  • 雑誌名: Neuroreport 巻: 26 ページ: 249-253
  • DOI: DOI: 10.1097/WNR.0000000000000335
  • 査読あり
• [雑誌論文] Excitability changes in the left primary motor cortex innervating the hand muscles induced during speech about hand or leg movements (2015)
  • 著者名/発表者名: Onmyoji Y, Kubota S, Hirano M, Tanaka M, Morishita T, Uehara K, Funase K
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 594 ページ: 594: 46-50
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neulet.2015.03.052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of tactile stimulation on primary motor cortex excitability during action observation combined with motor imagery (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka M, Kubota S, Onmyoji Y, Hirano M, Uehara K, Morishita T, Funase K
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 600 ページ: 1-5
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.neulet.2015.05.057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interactions among learning stage, retention, and primary motor cortex excitability in motor skill learning (2015)
  • 著者名/発表者名: Hirano M, Kubota S, Tanabe S, Koizume Y, Funase K
  • 雑誌名: Brain Stimulation 巻: 8 ページ: 1195-1204
  • DOI: doi: 10.1016/j.brs.2015.07.025
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Changes in the spinal neural circuits are dependent on the movement speed of the visuomotor task (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota S, Hirano M, Koizume Y, Tanabe S, Funase K
  • 雑誌名: Frontiers in Human Neuroscience 巻: 9 Article 667 ページ: 1-14
  • DOI: doi: 10.3389/fnhum.2015.00667
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 運動学習に伴う short-latency afferent inhibition の変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小井詰喜希，窪田慎治, 平野雅人，田辺茂雄，船瀬広三
  • 学会等名: 第45回日本臨床神経生理学会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2015-11-05 – 2015-11-07
• [学会発表] The effect of movement speed of visuomotor task on the activity of spinal inhibitory circuits (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubota S, Hirano K, Koizume Y, Tanabe S, Funase K
  • 学会等名: Neuroscience 2015, Society for Neuroscience
  • 発表場所: Chicago USA
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-21
  • 国際学会
• [学会発表] 律動性 visuomotor 課題における足関節運動速度の違いに依存した脊髄反射回路の活動性変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 窪田慎治, 平野雅人, 小井詰喜希, 船瀬広三
  • 学会等名: 第23回日本運動生理学会
  • 発表場所: 日本体育大学
  • 年月日: 2015-07-24 – 2015-07-26
• [学会発表] 律動性 visuomotor 課題後にみられるシナプス前抑制量の変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 窪田 慎治, 平野 雅人, 小井詰喜希, 田辺茂雄, 船瀬 広三
  • 学会等名: 第9回 Motor Control 研究会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2015-06-25 – 2015-06-27
• [備考] 広島大学大学院総合科学研究科運動神経生理学研究室
  • URL: http://home.hiroshima-u.ac.jp/funase/index1.htm
• [備考] 上達後も繰り返し練習することで運動スキルを保持する能力も高くなる
  • URL: http://www.hiroshima-u.ac.jp/news/show/id/23835
• [備考] 広島大学HP英語版
  • URL: http://www.hiroshima-u.ac.jp/news/show/lang/en/id/2013
• [備考] AlphaGalileo
  • URL: http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=161996&CultureCode=en
• [備考] 広島大学HP英語版
  • URL: http://www.hiroshima-u.ac.jp/news/show/lang/en/id/2012