機能的近赤外分光法を用いた異なる運動療法の脳活動パターンの多次元解析

科学分野:

• 神経科学; リハビリテーション医学; 運動制御

背景:

• 異なる運動療法の神経基盤を理解することは、リハビリテーション戦略を最適化するために不可欠です。機能的近赤外分光法（fNIRS）は、様々な運動課題中の感覚運動野の興奮性を評価するための非侵襲的な方法を提供します。

研究 の 目的:

• 能動運動（AM）、受動運動（PM）、運動イメージ（MI）が感覚運動野の興奮性に及ぼす影響を系統的に比較すること。fNIRSを用いて各運動療法モダリティに関連する異なる神経メカニズムを解明すること。個別化されたリハビリテーションプロトコルの開発に神経画像的エビデンスを提供すること。

主な方法:

• 健常者16名を対象に、AM、PM、MI課題中にfNIRSを実施しました。fNIRSデータ取得は、両側の一次運動野（M1）、一次体性感覚野（S1）、補足運動野（SMA）、背外側前頭前野（DLPFC）、および前極野（FPA）をカバーしました。分析は、空間分布、活性化強度（Δ[HbO]）、および時間的ダイナミクス（傾斜およびTセントロイド値）に焦点を当てました。

主要な成果:

• 運動イメージ（MI）は、DLPFC、SMA、M1、FPAを含む複数の脳領域にわたって最も広範な空間的活性化を示しました。能動運動（AM）は、PMおよびMIと比較してDLPFCにおいてより強い活性化強度を示し、左DLPFCにおいてより急峻な時間的傾斜を示しました。受動運動（PM）は、より限定的な空間的活性化を示しましたが、PMとMIの両方がAMと比較してFPAにおいてより速い時間的応答を示しました。

結論:

• MIは、メンタルシミュレーションを通じて運動実行および認知制御ネットワークを広範に動員します。AMは、DLPFCの関与が顕著な運動実行ネットワークを主に活性化します。PMは、外部からの促進を通じて感覚注意ネットワークをリクルートし、個別化されたリハビリテーションアプローチの基盤を提供します。