2015 Fiscal Year Annual Research Report
注意による運動機能への影響およびその作用機序の網羅的解析
| Project/Area Number |
15J05393
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
松谷 良佑 慶應義塾大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
|
| Keywords | 脳波 / 筋電図 / コヒーレンス / 随意運動 / fMRI |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
視覚フィードバックによる筋張力保持課題は先行研究で広くおこなわれてきているが、本研究課題では筋張力を示す視覚情報に対して被験者がどの程度重みづけをしているかを定量する必要がある。そこで視覚フィードバックをソフトウェア的に操作し、様々な強度の変位を入れ、被験者にはその変位を検出した際に速やかにボタン押下をするよう指示した。この方法により被験者の検出閾値つまり視覚情報の重みづけを推定することが可能となった。構築した実験系で１５名の健常被験者にて実験を実施したところ、脳波筋電図コヒーレンスが高まっている状態では、刺激の検出閾値が下がっているという有意な傾向が示された。脳波筋電図コヒーレンスは大脳皮質―筋間においてベータ帯域の同期的神経活動の強度を示すものであり、コヒーレンスが高い状態はシステムとして安定的であると考えられる。今回の結果から、安定的な発振状態である高い脳波筋電図コヒーレンスが、外乱を検出しやすい状態を作っているということが示唆された。さらに今後は、運動機能への影響についても検討していく。
また、脳波筋電図コヒーレンスの発生機序について網羅的に探索するために、fMRIと脳波筋電図の同時計測実験をおこなっている。有意な脳波筋電図コヒーレンスがある周波数帯域において位相差解析をおこなうことで、情報の流れる方向性が上行性か下降性か評価できる。fMRIの測定結果と合わせることで、上行性と下降性のそれぞれの神経活動と相関して活動する脳領域を同定することが出来た。代表被験者１名の結果から、下降性では一時運動野の活動が、上行性では右半球の連合野および前頭葉での活動が確認された。脳波筋電図コヒーレンスが上行性か下降性かを切り分けることが可能であること、さらに活動領域の違いがあることが示唆される結果となった。今後は被験者を増やし引き続き検討を進めていく。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該研究課題では三つの研究目的（１．注意と脳波筋電図コヒーレンスおよび運動機能の関連を検討、２．大脳全体を網羅的に解析、３．注意に関わる脳領域と運動機能との因果関係を評価）を軸に検討を進めており、初年度である平成27年度は研究目的１．に取り組む計画であった。
研究目的１．については、まず実験系の決定を完了させた。多チャンネル脳波計測、筋電図計測、足関節トルク計測に加えて、注意を被験者の行動指標を用いて定量評価するための評価系を合わせた実験システムの構築が必要であった。注意の定量評価をするために被験者へ呈示する視覚刺激の刺激方法やパラメータの調整、また行動指標を記録するためのボタン押下装置の製作をおこなった。実験システムの構築はすべて完了し、数名の被験者のデータを取得し、パラメータ等が妥当であることを確認した。そのうえで、被験者15名で実験を実施し、データの解析をおこなった。解析方法の細かな調整ののち、必要に応じて追加のデータ取得を行う予定である。
研究目的２．についても進捗がみられた。fMRI、脳波、筋電図、足関節張力の同時計測をおこなう実験システムの構築が必要であった。MRI内で張力計測が出来るように足部および張力計の固定装置を作成した。脳波とfMRIの同時計測については、すでに研究室において稼働している装置を使用した。それらを複合した実験系にて数例の被験者で予備検討を実施し、実験パラダイムの検討をおこなっている。予備検討の結果、解析方法の方向性は決定した。今後、本実験（15名程度）を実施し、解析方法の詳細を詰めていく予定である。
以上の通り、研究目的１．の検討に関して計画より遅れがあるものの、研究目的２．についても並行して進めており大きく進捗が見られるため、研究全体としては概ね順調に進んでいると考えている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度は研究目的１．の検討を完了させる計画であったが、予想以上に実験系のパラメータ調整に時間を要したため実験実施が遅れ、一部未達事項が残っている。具体的には解析の細かなパラメータ調整をおこない、必要に応じて追加のデータ取得をおこなう必要がある。今後の推進方策としては、すみやかにこの積み残し事項を完了させて、研究目的２．に専念するとともに研究成果発表をおこなっていく予定である。成果発表については、平成２８年度中に国際会議での発表および国際誌への投稿を予定している。
次に研究目的２．についてであるが、本実験（１５名程度を予定）を実施および解析方法の詳細を決定していくことが二年目の課題となっている。後述の理由のために平成２８年度中に本実験の実施と解析を完了させる必要があるが、初年度に実験系の構築（実験機材の準備やノイズ低減対策など）は概ね完了しているため、本実験を実施するにあたって不測の事態が起こる可能性は低く、計画通りに実施できると考えている。また、脳波筋電図コヒーレンスには健常成人間における個人差が大きくみられることが知られている。実験では有意なコヒーレンスを呈する被験者１５名を効率的に集めるために、事前計測による被験者スクリーニングをおこなう予定である。これにより実験計画をよりスムーズに進められると考えている。平成２８年度夏頃に本実験を実施し、翌年の平成２９年度に成果発表をおこなえるように準備を進めていく。研究目的３．の実験系が研究目的２．の結果に依存するため、並行して進めることが難しい。そのため、二年目中に目的２．の検討を完了させることが三つの研究目的を達成するためには必須である。
|
Research Products
(1 results)
