脊髄神経回路における運動特性を反映するトレーナビリティの実証

本研究は、運動トレーニングよって運動パターンの特徴を反映した神経ネットワークがヒト脊髄神経回路において後天的に形成されるか検証することを目的としている。研究の１年目にあたる２０２２年度は、ヒト脊髄において特定の下肢運動パターンの生成に関連する特異的な神経ネットワークが存在するかを検証した。健常成人被験者を対象に、経脊椎磁気刺激を腰背部から与えることで両下肢律動運動が誘導できることが明らかとなった。また、経脊椎磁気刺激の刺激強度や刺激部位の違いによって誘導される両下肢律動運動のパターンが変調することも見出した。刺激強度が低い場合には、両下肢が同位相で律動するホッピング様運動が誘導されるのに対し、刺激強度が高くなると左右の下肢が逆位相で律動する歩行様運動が誘導されることが分かった。また、磁気刺激を与える刺激コイルの位置を第１腰椎と第２腰椎の椎骨間近傍で正中から数cm外側に設定すると、歩行様運動を高い確率で誘導できることも明らかとなった。刺激位置がそれよりも吻側や尾側の椎骨間に近い場合は、ホッピング様運動の誘導率が高くなった。これらの結果は、歩行やホッピングのような下肢運動パターンの生成に関連する神経ネットワークがヒト脊髄内に存在することを示している。また、刺激条件によって異なる運動パターンを誘導できることから、脊髄内にはそれぞれの運動パターンを生成する別々の神経モジュールが存在する可能性も示唆された。

本研究は、運動トレーニングよって運動パターンの特徴を反映した神経ネットワークがヒト脊髄神経回路において後天的に形成されるか検証することを目的としている。研究の１年目にあたる２０２２年度は、ヒト脊髄において特定の下肢運動パターンの生成に関連する特異的な神経ネットワークが存在するかを検証した。健常成人被験者を対象に、経脊椎磁気刺激を腰背部から与えることで両下肢律動運動が誘導できることが明らかとなった。また、経脊椎磁気刺激の刺激強度や刺激部位の違いによって誘導される両下肢律動運動のパターンが変調することも見出した。刺激強度が低い場合には、両下肢が同位相で律動するホッピング様運動が誘導されるのに対し、刺激強度が高くなると左右の下肢が逆位相で律動する歩行様運動が誘導されることが分かった。また、磁気刺激を与える刺激コイルの位置を第１腰椎と第２腰椎の椎骨間近傍で正中から数cm外側に設定すると、歩行様運動を高い確率で誘導できることも明らかとなった。刺激位置がそれよりも吻側や尾側の椎骨間に近い場合は、ホッピング様運動の誘導率が高くなった。これらの結果は、歩行やホッピングのような下肢運動パターンの生成に関連する神経ネットワークがヒト脊髄内に存在することを示している。また、刺激条件によって異なる運動パターンを誘導できることから、脊髄内にはそれぞれの運動パターンを生成する別々の神経モジュールが存在する可能性も示唆された。