歩行動作の観察とイメージの併用における神経活動の解明とリハビリテーションへの応用

通过观察步行运动结合图像来阐明神经活动及其在康复中的应用

基本信息

批准号：
19J21897
负责人：
金子直嗣
金额：
$ 1.98万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、歩行のリハビリテーションへの応用を見据えて、歩行観察と歩行イメージが中枢神経系の活動に与える影響を明らかにすることを目的とした。歩行観察とは他者の歩行を客観的に観察すること、歩行イメージは歩行中の筋感覚を脳内で想起することと定義される。これまでの一連の研究により、歩行観察とイメージを組み合わせた歩行観察+イメージを実施している際に、皮質脊髄路興奮性と脊髄運動ニューロン興奮性が増大すること(Kaneko et al., 2018, 2020)、感覚運動野が賦活すること(Kaneko et al., 2021)が明らかとなった。今年度の研究では、リハビリテーションへの応用を見据えて、健常者を対象として、歩行観察+イメージを用いた20分間の単発介入が皮質脊髄路興奮性と脊髄運動ニューロン興奮性に及ぼす影響を調べた。介入後、被験者の歩行イメージ能力の向上が認められたが、興奮性の変化は認められなかった。次いで、歩行観察+イメージと神経筋電気刺激を組み合わせた介入効果の検証を行った。神経筋電気刺激は総腓骨神経と脛骨神経に対する電気刺激であり、前脛骨筋とヒラメ筋を収縮させた。刺激タイミングは観察する歩行動画と同期させた。併用介入前後における皮質脊髄路興奮性と脊髄運動ニューロン興奮性の変化を調べた。その結果、歩行観察+イメージと神経筋電気刺激を組み合わせた介入が皮質脊髄路興奮性を増大させることが明らかとなった。神経筋電気刺激を単独で使用した介入では、興奮性の変化は認められなかった。したがって、皮質脊髄路興奮性の増大は、歩行観察+イメージにおける感覚運動野の賦活と、神経筋電気刺激による感覚入力が同期することで起きたと考えられる。この興奮性の増大は、脊髄損傷患者の歩行機能の回復と正の相関が認められていることから(Thomas & Gorassini, 2005)、本研究の介入手法はリハビリテーションに有効である可能性がある。

本研究的目的是阐明步态观察和步态意象对中枢神经系统活动的影响，以期应用于步态康复。行走观察被定义为客观地观察另一个人的行走，行走意象被定义为在大脑中回忆行走过程中的肌肉感觉。之前的一系列研究表明，步态观察+意象结合了步态观察和意象（Kaneko et al., 2018, (2020））和感觉运动皮层（Kaneko et al., 2021）。在今年的研究中，我们研究了使用步态观察和意象进行的单次 20 分钟干预对健康受试者皮质脊髓束兴奋性和脊髓运动神经元兴奋性的影响，并着眼于应用于康复。干预后，观察到受试者想象行走的能力有所改善，但兴奋性没有变化。接下来，我们验证了步态观察+想象和神经肌肉电刺激相结合的干预措施的有效性。神经肌肉电刺激是对腓总神经和胫神经进行电刺激，引起胫骨前肌和比目鱼肌收缩。刺激时间与观察到的步行视频同步。我们研究了联合干预前后皮质脊髓束兴奋性和脊髓运动神经元兴奋性的变化。结果显示，步态观察+想象和神经肌肉电刺激相结合的干预措施增加了皮质脊髓束的兴奋性。单独使用神经肌肉电刺激的干预措施不会导致兴奋性的变化。因此，皮质脊髓束兴奋性的增加被认为是由步态观察+神经肌肉电刺激的想象和感觉输入过程中感觉运动皮层的同步激活引起的。这种兴奋性的增加已被证明与脊髓损伤患者步行功能的恢复呈正相关(Thomas & Gorassini, 2005)，因此本研究的干预方法可能对康复有效。

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

“Characteristics of the response induced by motor point stimulation”.

“运动点刺激引起的反应特征”。

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Naotsugu Kaneko; Kai Lon Fok; Kimitaka Nakazawa; Kei Masani.
通讯作者：
Kei Masani.

Phase dependent modulation of cortical activity during action observation and motor imagery of walking: An EEG study

动作观察和行走运动想象过程中皮层活动的相位依赖性调节：一项脑电图研究

DOI：
10.1016/j.neuroimage.2020.117486
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
5.7
作者：
Kaneko Naotsugu;Yokoyama Hikaru;Masugi Yohei;Watanabe Katsumi;Nakazawa Kimitaka
通讯作者：
Nakazawa Kimitaka

Muscle-Specific Modulation of Spinal Reflexes in Lower-Limb Muscles during Action Observation with and without Motor Imagery of Walking.

在有或没有步行运动想象的动作观察过程中下肢肌肉脊髓反射的肌肉特异性调节。