ヒト立位姿勢制御と神経疾患による変容の脳内メカニズムのシステム・情報学的探究

人体站立姿势控制及神经系统疾病引起变化的脑机制的系统/信息学探索

• 批准号: 21J13652
• 负责人: 中村 晃大
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13652/
• 关键词: ヒト立位姿勢制御; 脳波; ベータ帯域同期; パーキンソン病; ヒト立位姿勢制御; 脳波; ベータ帯域同期; パーキンソン病

本研究課題の目的はヒト立位姿勢の神経制御メカニズムと神経疾患によるその変容機構の解明である．具体的には我々が提唱している間欠制御という非連続的な制御姿勢制御を作業仮説とし，間欠制御に必要な脳内情報処理により生じることが予想される皮質脳活動の発見を目指した．目的達成のため1.「床面移動外乱時の姿勢動揺と脳波の計測・解析」，2.「静止立位時の姿勢動揺と脳波の計測・解析」を実施した．1.に関しては摂動後に間欠制御の脳内情報処理を反映していると考えられる脳波のベータ帯域脱同期と同期を発見し，その成果を論文にまとめてFrontiers in Systems Neuroscienceにて発表している．2.に関しては本年度20名の健常者の計測・解析を完了した．静止立位中，ヒト身体は常に微小な転倒と回復を繰り返している．間欠制御では転倒時に中枢神経系による姿勢の制御を行い，回復時には身体の機械力学的な性質を利用して受動的に姿勢を回復させる．この微小な転倒と回復に注目して解析を実施した結果，微小転倒時に脳波ベータ帯域で脱同期が，微小回復時にベータ帯域で同期が現れることを発見した．類似の脳活動として随意運動とその停止に伴うベータ帯域の脱同期と同期がよく知られており，ベータ帯域同期は運動の抑制を反映していると考えられる．発見した脳活動はヒトが従来考えられてきた連続的な制御とは異なり，姿勢制御の開始と停止を繰り返す非連続な制御を行っていることを示唆する．この成果は姿勢と歩行研究会とMotor Control研究会で発表し，現在国際論文誌への投稿準備が完了したところである．以上よりこれまで明らかとなっていなかった立位時の姿勢制御に伴う脳活動を発見し，ヒトが非連続的で間欠的な制御を行っていることを支持する結果が得られた．本課題で明らかとなった健常者における姿勢制御メカニズムは神経疾患による姿勢制御の変容メカニズムを研究するための基盤となる．

该研究主题的目的是阐明人类站立姿势的神经控制机制及其由于神经系统疾病引起的转化机制。具体而言，我们提出了非连续的控制，间歇控制，作为一个工作假设，旨在发现由于间歇性控制所需的大脑信息处理而预期发生的皮质脑活动。为了实现目标，我们进行了1。“在地板运动和干扰期间对姿势搅动和脑波的测量和分析”以及2。关于1.，已经发现了beta带的beta带对脑波的同步和同步，这些脑波被认为反映了扰动后间歇性控制的脑信息处理，并且在纸张中总结了结果，并在系统神经科学的边界中呈现。关于2.，今年对20个健康个体的测量和分析已经完成。在休息位置，人体不断地经历微小的瀑布和恢复。间歇控制在跌落时控制中枢神经系统的姿势，恢复后，通过利用人体的机械性能，恢复姿势会反应恢复。在进行了针对这些小跌倒和恢复的分析后，我们发现在微局部期间，在EEG Beta频段中发生了异步，并且在Microfecovery期间的β频段中发生同步。相似的大脑活动被称为自愿运动，伴随其停止的beta带的去同步和同步，β带同步被认为反映了运动的抑制。我们发现的大脑活动表明，人类正在经历不连续的控制，这反复开始并停止姿势控制，这与过去曾经想象过的连续控制不同。这些结果在位置和步行研究小组和运动控制研究小组中介绍，现在已经完成了提交给国际论文的准备工作。从上面，我们发现了到目前为止尚不清楚与姿势控制相关的大脑活动，我们发现了支持人类正在接受不连续和间歇性控制的事实。在健康个体中揭示的姿势控制机制是研究神经系统疾病引起的姿势控制转化机制的基础。