Role of the cerebellum and basal ganglia for functional recovery in patients with hemiparetic stroke

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18H03135
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 大高 洋平 藤田医科大学, 医学部, 准教授 (00317257)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井澤 淳 筑波大学, システム情報系, 准教授 (20582349) ; 荒牧 勇 中京大学, スポーツ科学部, 教授 (40414023) ; 川上 途行 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (80424133)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 運動学習 / 脳卒中 / リハビリテーション / 機能回復

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、脳卒中片麻痺患者における小脳と基底核による２つの学習機構（感覚予測誤差学習と強化学習）に着目し、学習機構のそれぞれのモダリティ低下と脳損傷部位との関連を電気生理学・画像解析によりシステム論的に理解する。さらに、学習機能低下と帰結との関連を多症例の縦断データにおいて検討し、学習機構の変容が機能回復へ及ぼす影響を解明する。2018年度は、最終的な解析対象となるデータ蓄積のための実施環境整備と体制作りを主に行った。機能回復を評価するための臨床指標セットの選定、その標準化のための実施体制の整備を行った。脳内の神経ネットワークの状態を評価する電気生理学的評価法（第一次運動野の興奮性、皮質脊髄路の健全性、皮質内抑制、小脳抑制など）の選定、標準化のためのトレーニングを行い実施環境と体制を確立した。さらに、研究計画の倫理委員会の承認を得て、回復期脳卒中患者数例での評価を施行した。行動実験のパラダイムについては、外骨格ロボットKINARM Exoskeleton lab をプラットフォームとして、実装する運動課題プログラムの実際の枠組みを議論し改良を加えた。脳画像データについては、解析手法の詳細な検討、画像撮像に関係する部署との議論を踏まえ実施体制を確立した。運動学習機構に関わる脳部位について、ボクセルサイズで脳構造の異常部位を同定し、学習パラメータ、臨床的・電気生理学的な機能回復指標との関連を検証する環境と体制が概ね整った。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

倫理委委員会の承認を得るのに、５ヶ月という長期の期間を要したため研究全体の実施が遅れ、行動実験パラダイムを用いた運動プログラムの確立がやや遅れている。ただし、すでに電気生理、臨床評価など患者での縦断的データ収集は開始できており、大幅な遅延ではない。

Strategy for Future Research Activity

本年度より実験体制の人員を強化し、研究員を1名増やし課題の推進を図る予定である。またプログラマーが当研究室に1ヶ月の滞在を行い運動プログラムについての、迅速な改変を行う予定である。