脊髄損傷後の随意機能回復を最大化する新たなニューロリハビリテーション戦略

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26242056
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中澤 公孝 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90360677)
• 研究分担者: 緒方 徹 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), その他部局等, 障害者健康増進・運動医科学支援センター長 (00392192) ; 西村 幸男 京都大学, 医学研究科, 准教授 (20390693) ; 河島 則天 国立障害者リハビリテーションセンター(研究所), 研究所 運動機能系障害研究部, 研究室長 (30392195) ; 柴田 智広 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (40359873) ; 柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (90252725)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: ニューロリハビリテーション / 脊髄損傷 / 歩行ロボット

研究実績の概要

本研究は、次の3つの視点から新たな歩行ニューロリハビリテーションの可能性を検証することを目的とした。すなわち、１）脊髄歩行神経回路の活性化、２）高次中枢参画の最大化、および３）訓練者の能力に応じてステッピングと前方移動のアシストを適応的に変 調するロボットの利用、を組み合わせた新たなリハビリ戦略の有効性を科学的に検証する。 それぞれの目標に対し、様々な方法でアプローチを試みてきた。１）に関しては電気刺激、磁気刺激などが候補として挙がっていたが 、最終的に電気刺激を中心に実施することとなった。その過程で、脊髄神経回路の興奮性を評価する方法を確立することができた。その基盤にのっとって脊髄神経回路の興奮性変調を電気刺激を用いて実施することが可能となり、これは大きな成果であった。平成２９年度もこの方法を用いた研究成果をいくつも得ることができた。２）に 関しては経頭蓋直流電気刺激（tDCS）を用いる方法を当初の計画にはなかったが採用することとなった。新しい方法であり、まだまだ検証しなければならない点が多々あるものの、平成２９年度は、tDCSが脊髄可塑性を高める効果があることを示唆す実験結果を得ることができた。３）のロボットに関しては、当該年度、筋への電気刺激と組み合わせる方法の開発、ブレインマシンインタフェースにつなげる開発研究に着手することができ、今後の研究の発展に向けた基盤的研究成果も得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Difference in phase modulation of corticospinal excitability during the observation of the action of walking, with and without motor imagery (2018)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Naotsugu、Masugi Yohei、Yokoyama Hikaru、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: NeuroReport 巻: 29 ページ: 169～173
  • DOI: 10.1097/WNR.0000000000000941
  • 査読あり
• [雑誌論文] Velocity-dependent transfer of adaptation in human running as revealed by split-belt treadmill adaptation (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Tetsuya、Obata Hiroki、Yokoyama Hikaru、Kawashima Noritaka、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: Experimental Brain Research 巻: 236 ページ: 1019～1029
  • DOI: 10.1007/s00221-018-5195-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of the gait adaptation process due to split-belt treadmill walking under a wide range of right-left speed ratios in humans (2018)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Hikaru、Sato Koji、Ogawa Tetsuya、Yamamoto Shin-Ichiro、Nakazawa Kimitaka、Kawashima Noritaka
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 ページ: e0194875
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0194875
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of motor imagery on spinal reflex excitability of multiple muscles (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa Kento、Masugi Yohei、Saito Akira、Obata Hiroki、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: Neuroscience Letters 巻: 668 ページ: 55～59
  • DOI: 10.1016/j.neulet.2018.01.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Static magnetic field stimulation applied over the cervical spinal cord can decrease corticospinal excitability in finger muscle (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa K, Nakazawa K
  • 雑誌名: Clin Neurophysiol Pract 巻: 3 ページ: 49-53
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speed dependency in α-motoneuron activity and locomotor modules in human locomotion: indirect evidence for phylogenetically conserved spinal circuits (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Hikaru、Ogawa Tetsuya、Shinya Masahiro、Kawashima Noritaka、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: 284 ページ: 1851
  • DOI: 10.1098/rspb.2017.0290
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muscle synergies reveal impaired trunk muscle coordination strategies in individuals with thoracic spinal cord injury (2017)
  • 著者名/発表者名: Milosevic Matija、Yokoyama Hikaru、Grangeon Murielle、Masani Kei、Popovic Milos R.、Nakazawa Kimitaka、Gagnon Dany H.
  • 雑誌名: Journal of Electromyography and Kinesiology 巻: 36 ページ: 40～48
  • DOI: 10.1016/j.jelekin.2017.06.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Motor module activation sequence and topography in the spinal cord during air-stepping in human: Insights into the traveling wave in spinal locomotor circuits (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama Hikaru、Hagio Kohtaroh、Ogawa Tetsuya、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: Physiological Reports 巻: 5 ページ: e13504～e13504
  • DOI: 10.14814/phy2.13504
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Aquatic Pole Walking on the Reduction of Spastic Hypertonia in a Patient with Hemiplegia: A Case Study (2017)
  • 著者名/発表者名: Obata Hiroki、Ogawa Tetsuya、Hoshino Motonori、Fukusaki Chiho、Masugi Yohei、Kobayashi Hirofumi、Yano Hideo、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: International Journal of Physical Medicine & Rehabilitation 巻: 05 ページ: 401
  • DOI: 10.4172/2329-9096.1000401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wheelchair Neuroprosthesis for Improving Dynamic Trunk Stability (2017)
  • 著者名/発表者名: Patel Kramay、Milosevic Matija、Nakazawa Kimitaka、Popovic Milos R.、Masani Kei
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering 巻: 25 ページ: 2472～2479
  • DOI: 10.1109/TNSRE.2017.2727072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Postural regulatory strategies during quiet sitting are affected in individuals with thoracic spinal cord injury (2017)
  • 著者名/発表者名: Milosevic Matija、Gagnon Dany H.、Gourdou Philippe、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: Gait & Posture 巻: 58 ページ: 446～452
  • DOI: 10.1016/j.gaitpost.2017.08.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of anode position on the responses elicited by transcutaneous spinal cord stimulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Masugi Yohei、Obata Hiroki、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc. 巻: 2017 ページ: 1114-1117
  • DOI: 10.1109/EMBC.2017.8037024
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neural effects of muscle stretching on the spinal reflexes in multiple lower-limb muscles (2017)
  • 著者名/発表者名: Masugi Yohei、Obata Hiroki、Inoue Daisuke、Kawashima Noritaka、Nakazawa Kimitaka
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 12 ページ: 275～275
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0180275