機能的電気刺激による麻痺肢の動作再建に関する基礎的研究

功能性电刺激瘫痪肢体运动重建的基础研究

• 批准号: 15700386
• 负责人: 青柳 陽一郎
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Kawasaki Medical School
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15700386/
• 关键词: 機能的電気刺激; 脊髄刺激; 歩行; 脊髄損傷; フィードバック制御; リハビリテーション医学; 機能再建

本研究の目的は、脊髄損傷などの中枢神経障害患者を対象とした機能的電気刺激による麻痺肢の動作再建の臨床応用への橋渡しとなる基礎的研究をおこなうことであった。フィードフォワード制御に関する動物実験では、麻酔下にて末梢神経、脊髄前根・後根、脊髄灰白質を電気刺激し、後肢の運動出力特性を検討した。前根あるいは後根への電気刺激ではそれぞれ全方向への運動が誘発不可能であったのに対し、末梢神経、脊髄刺激では全方向への運動が誘発可能であった。脊髄灰白質刺激では、複数の電極刺激により麻酔下で歩行様運動が誘発可能であった。上位脳を離断した除脳状態、脊髄を切断した脊髄損傷状態下での脊髄灰白質電気刺激では、麻酔下と同様、全方向への運動を誘発できたが、多くは後肢の屈曲運動であり、伸展運動は少なかった。これは脊髄灰白質中心部(いわゆる「movement primitives」に相当する部位)の神経回路が、下行路や反射路の影響を多分に受けるためと思われた。フィードバック制御に関しては、剣山型微細電極を用いてネコの後根神経節からの細胞外電位の記録を行った。大多数のニューロンからは足部の位置、速度と関連したスパイクが記録され、6〜8個の一次感覚ニューロン(Ia,II繊維)の発火パターンからほぼ正確に足部の位置や膝・股関節の角度を予測できることが判明した。これらのデータは実験後に解析したものであるが、今後はリアルタイムで解析し、クローズドループコントロールに反映させることにより精度が高いモーターコントロールが実現可能かどうかを確認する必要がある。

The purpose of this study is to provide a basis for clinical research on electrical stimulation of motor reconstruction of paralyzed limbs in patients with spinal cord injury and central nervous dysfunction. To investigate the motor output characteristics of peripheral nerve, spinal cord front root, spinal cord rear root and spinal cord straight line under anesthesia. Before and after the root electrical stimulation, it is impossible to induce omnidirectional movement, but it is possible to induce omnidirectional movement by peripheral nerve and spinal stimulation. Polio linear stimulation, multiple electrode stimulation, walking motion induction The upper part of the spine is separated from the lower part of the spine. The spinal cord is cut off. The spinal cord is injured. The linear electric stimulation of the spinal cord is similar to that of the lower part of the spine. The flexion movement of the hind limb is induced. The extension movement is reduced. The central part of the polio line (the corresponding part of the "movement primitives") is affected by many factors, such as the mental circuit, the downward path and the reflection path. The recording of extracellular potentials in the brain after the development of microelectrodes Most of the time, the foot position, speed and correlation were recorded, 6 to 8 times the primary sensing (Ia,II), and the correct foot position and knee joint angle were predicted. This is the first time that the data has been analyzed, and the second time that the data has been analyzed, and the third time that the data has been reflected, the accuracy is high.

项目成果

Therapeutic orthosis and electrical stimulation for upper extremity hemiplegis after stroke : a review of effectiveness based on evidence.

中风后上肢偏瘫的治疗矫形器和电刺激：基于证据的有效性审查。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Top Stroke Rehabil 11・3
• 作者: Aoyagi Y;Tsubahara A
• 通讯作者: Tsubahara A

Aoyagi Y, Mushahwar VK, Stein RB, Prochazka A: "Movements elicited by electrical stimulation of muscles, nerves, intermediate spinal cord, and spinal roots in anesthetized and decerebrate cats"IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. (in press). (2004)

Aoyagi Y、Mushahwar VK、Stein RB、Prochazka A：“麻醉和去大脑猫的肌肉、神经、中间脊髓和脊髓根部的电刺激引起的运动”IEEE 跨神经系统康复工程师。

Coding of position by simultaneously recorded sensory neurons in the cat dorsal root ganglion

通过同时记录的猫背根神经节中的感觉神经元进行位置编码

• 发表时间: 2004
• 期刊: J Physiol 560・3
• 作者: Stein RB;Weber DJ;Aoyagi Y;Prochazka A;Wagenaar J et al.
• 通讯作者: Wagenaar J et al.

Aoyagi Y, Stein RB, Branner A, Pearson KG, Normann RA: "Capabilities of a penetrating microelectrode array for recording single units in dorsal root ganglia of the cat"J Neurosci Methods. 128・1-2. 9-20 (2003)

Aoyagi Y、Stein RB、Branner A、Pearson KG、Normann RA：“用于记录猫背根神经节中单个单元的穿透微电极阵列的能力”J NeurosciMethods 128・1-20（2003）。