Examining the neural mechanisms of muscle synergies during gait in post-stroke persons

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．

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．