2022 Fiscal Year Research-status Report
Examining the neural mechanisms of muscle synergies during gait in post-stroke persons
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22K21255
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| Research Institution | Nihon Fukushi University |
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Principal Investigator |
水田 直道 日本福祉大学, 健康科学部, 助教 (30962766)
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2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 歩行 / 筋シナジー / 運動制御 / 脳卒中 / 神経メカニズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
冗長な運動自由度を低次元化するために，ヒトの歩行においては筋シナジーの働きを用いて制御していることが明らかになっている．多くの脳卒中患者では歩行時の筋シナジー制御不全がみられ，これらは歩行能力に影響を与える．本研究課題では，脳卒中患者の筋シナジーにおける中枢神経系の機能局在やメカニズムを明らかにする．この目的を達成するために経頭蓋直流電気刺激装置を用い，歩行時における大脳皮質運動関連領野の興奮性と筋シナジーについて検証する．
令和4年度はデータ収集を中心に実施した．脳卒中患者10名を対象に，歩行を行う際に運動学的変数と筋電図学的変数を記録した．運動関連領野の興奮性を実験的に変調するために，損傷側一次運動野上へ経頭蓋直流電気刺激装置を用いて20分間刺激した．対象は①経頭蓋直流電気刺激群と②偽刺激群（Sham群）へランダムに振り分け，両群ともに経頭蓋直流電気刺激装置の実施前後に歩行評価を行った．筋シナジーは，麻痺側下肢8筋から得られた時系列データに対し非負値行列因子分解を実施し抽出した．
経頭蓋直流電気刺激の実施前後における筋シナジー数は，両群ともに変化がなかった．一方で，筋シナジーの重み付けは，刺激群において遊脚期の筋シナジー特異的に重み付けが増大した．これらのことから，損傷側一次運動野を含める運動関連領野は歩行時おける筋シナジー構成全般に関与しておらず，歩行位相特異的，特に遊脚期の筋シナジー構成に関与していることが示唆される．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和4年度に予定していたデータ計測は，新型コロナウイルス感染症対策のために研究提携施設での計測を中止することがあったが，データ収集は問題なく順調に進んでおり，令和5年度に予定していたデータ解析に取り掛かる準備が整っている．また，本研究で使用する解析プログラムの準備も進んでおり，令和5年度のデータ解析を予定通りに行うことができる．最終年度の令和5年度に研究成果をまとめ、学術誌および学術集会で発表する準備を進めており，順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度は計測に必要な機材の搬入など研究環境が整っている．実施したデータ解析によって，損傷側一次運動野を含める運動関連領野は歩行時おける筋シナジー構成全般に関与しておらず，歩行位相特異的，特に遊脚期の筋シナジー構成に関与していることが示唆された．残りの期間を考慮すると，十分に患者を収集できると考えられる．引き続き，亜急性期脳卒中患者の歩行データを取得するとともに，データ解析を進める予定である．また，脳卒中患者の病巣解析を実施し，筋シナジーの構成にと制御不全に特徴的な病巣位置の特定を試みる．さらには，経頭蓋直流電気刺激の反応性が大きい／小さい症例に着目し，これに影響する歩行特性や臨床評価特性を調査する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症対策のため研究提携施設での計測が中止となり，旅費の支出が不要となったことで次年度使用額が生じた．最終年度の令和5年度には，研究提携施設でのデータ収集を継続するとともに，学会での成果報告と論文執筆作業のために使用することを計画している．
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