上肢-体幹協調運動を制御する神経基盤の解明とリハビリテーションへの応用

阐明控制上肢躯干协调的神经基础及其在康复中的应用

• 批准号: 22KJ2106
• 负责人: 佐々木 睦
• 金额: $ 3.24万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2106/
• 关键词: 機能的電気刺激; 経頭蓋磁気刺激; 脳波; 運動制御; FES; TMS; EEG

本年度は、上肢と下肢、四肢と体幹といった異なる筋間の協調運動を制御する神経メカニズムに関して経頭蓋磁気刺激（TMS）を用いて神経的結合性という観点から検討を行った。これらをまとめた研究成果はポルトガルで開催された脳刺激に関する国際会議5th International Brain Stimulation Conferenceにて発表を行い、国内外の研究者と意見の交換を行なった。さらに次年度以降に実施予定である、ブレイン・コンピュータ・インターフェース（BCI）と機能的電気刺激（FES）組み合わせた、複数筋協調運動の向上を目指した新たな神経リハビリテーション法の開発に向け、その基盤システムの構築に取り組んだ。BCIに関しては、脳波の計測・解析技術の習得を試みたことに加え、脳波のリアルタイム解析を基にFES装置を制御するシステムの構築を進めた。構築したシステムを用いた予備実験から、それらのシステムが正常に動作することが確認されており、今後BCIの研究を速やかに進めることができると考えられる。また、BCIと組み合わせて使用することが予定されているFESに関しては、まずはFESそのものの影響を検証するために、脊髄興奮性や皮質脊髄路興奮性の評価が可能な神経生理学的な計測を用いて、その効果を調べた。特にFESが上肢筋 (Cao, Sasaki et al., 2022, Neuroscience Letters)、体幹筋 (Sasaki et al., 2023., Experimental Brain Research)、下肢筋 (Yuasa, Sasaki et al., 2023, Plos One)などのそれぞれの身体部位の制御に関わる神経活動に及ぼす影響を調べた研究成果はいずれも国際誌に掲載された。

今年，我们利用经颅磁刺激（TMS）从神经连通性的角度，研究控制上下肢、四肢与躯干等不同肌肉之间协调运动的神经机制。这些研究成果在葡萄牙举行的第五届国际脑刺激会议上公布，并与国内外研究人员交换了意见。此外，我们还将为开发一种新的神经康复方法奠定基础，该方法旨在通过结合脑机接口（BCI）和功能性电刺激（FES）来改善多肌肉协调性，计划从明年开始实施。致力于构建系统。关于BCI，除了尝试获取脑电波测量和分析技术外，我们还着手构建基于脑电波实时分析的FES设备控制系统。使用所构建的系统进行的初步实验已证实这些系统运行正常，相信未来BCI研究将能够快速推进。对于计划与BCI结合使用的FES，我们将首先使用可以评估脊髓兴奋性和皮质脊髓束兴奋性的神经生理学测量来验证FES本身的效果。特别是，FES 影响上肢肌肉 (Cao, Sasaki et al., 2022, Neuroscience Letters)、躯干肌肉 (Sasaki et al., 2023., Experimental Brain Research) 和下肢肌肉 (Yuasa, Sasaki et al., 2023年，Plos One）），所有研究与身体各部位控制相关的神经活动影响的研究结果均发表在国际期刊上。

项目成果

Distinct contribution of interneuronal circuits in the human motor cortex during interlimb interactions: A transcranial magnetic stimulation study

在肢体间相互作用过程中人类运动皮层中神经元回路的独特贡献：经颅磁刺激研究

• 发表时间: 2023
• 作者: Sasaki Atsushi;Kato Tatsuya;Kaneko Naotsugu;Masugi Yohei;Milosevic Matija;Nakazawa Kimitaka
• 通讯作者: Nakazawa Kimitaka

Effects of trunk neuromuscular electrical stimulation on the motor circuits of able-bodied individuals

躯干神经肌肉电刺激对健全个体运动回路的影响

• DOI: 10.1007/s00221-023-06585-x
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 2
• 作者: Sasaki Atsushi;Cao Na;Yuasa Akiko;Popovic Milos R.;Nakazawa Kimitaka;Milosevic Matija
• 通讯作者: Milosevic Matija

Variability of trunk muscle synergies underlying the multidirectional movements and stability trunk motor tasks in healthy individuals

健康个体多向运动和稳定性躯干运动任务背后的躯干肌肉协同作用的变异性

• DOI: 10.1038/s41598-023-28467-6
• 发表时间: 2023
• 影响因子: 4.6
• 作者: Saito Hiroki;Yokoyama Hikaru;Sasaki Atsushi;Matsushita Kazuya;Nakazawa Kimitaka
• 通讯作者: Nakazawa Kimitaka

Changes in corticospinal and spinal reflex excitability through functional electrical stimulation with and without observation and imagination of walking

通过功能性电刺激（有或没有步行的观察和想象）改变皮质脊髓和脊髓反射兴奋性

• DOI: 10.3389/fnhum.2022.994138
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2.9
• 作者: Kaneko Naotsugu;Sasaki Atsushi;Yokoyama Hikaru;Masugi Yohei;Nakazawa Kimitaka
• 通讯作者: Nakazawa Kimitaka

Short-term facilitation effects elicited by cortical priming through theta burst stimulation and functional electrical stimulation of upper-limb muscles

通过上肢肌肉的θ爆发刺激和功能性电刺激皮质启动引起的短期促进效应

• DOI: 10.1007/s00221-022-06353-3
• 发表时间: 2022
• 影响因子: 2
• 作者: Cao Na;Sasaki Atsushi;Yuasa Akiko;Popovic Milos R.;Milosevic Matija;Nakazawa Kimitaka
• 通讯作者: Nakazawa Kimitaka