ブレインマシンインターフェースによる皮質脊髄路の機能再建とその電気生理学的評価

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本研究は、頭皮脳波から運動企図の有無をリアルタイム分析して、その結果に基づいて麻痺筋を電気刺激することで運動介助する「ブレイン・マシン・インターフェース(BMI)神経リハビリテーション」を研究対象として平成23年11月から開始し、BMIリハビリが運動関連脳領域を機能的に再構築させるメカニズムを明らかにする電気生理学的検討を実施してきた。平成23年度にはBMIによりもたらされる神経機能修飾をアッセイするための実験系の構築をおこなったほか、健常成人でシステムのfeasibilityを検討した。手指運動企図時に対する単発磁気刺激による皮質脊髄路の興奮性評価およびダブルパルスによる皮質内抑制回路の脱抑制量を定量おこなったところ、脳波依存的に興奮性の上昇と脱抑制の進行が確認された。平成24-25年度には、BMI神経リハビリテーションの適用である脳卒中慢性期重度片麻痺患者を対象に、麻痺手運動企図時に対する単発磁気刺激による皮質脊髄路の興奮性評価およびダブルパルスによる皮質内抑制回路の脱抑制量を定量し、健常者と同様の傾向を片麻痺患者で確認した。ただし結果には、健常者で認められる以上の個人差があった。器質的差異が統制されていないことに加え、障害後の二次的障害、つまり廃用性機能不全状態が被験者によって異なることが原因だと考えられた。ただし、健常者に対するBMIを施行して機能的磁気共鳴画像を取得したところ、視床を含む複数の運動関連脳領域にBOLD信号の増加を認めたため、BMIは身体運動に関わる脳内ネットワークを公汎に修飾できる可能性が示唆された。以上により、頭皮脳波型ブレインマシンインターフェースを用いた神経リハビリテーションの理論背景を支える神経生理学的知見の一端を明らかにすることができた。