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東大と早大、脊髄完全損傷者の上肢力調節機能が他の疾患による車椅子使用者および健常者よりも特異的に高いことを発見

発表日:2021年02月02日

脊髄損傷者の上肢機能は健常者よりも優れる

~脳-身体の適応による健常者を超える能力の獲得~

1.発表者

中西 智也(東京大学大学院総合文化研究科・博士課程2年/日本学術振興会特別研究員 DC1)

中川 剣人(早稲田大学スポーツ科学学術院・講師)

小林 裕央(東京大学大学院総合文化研究科・特任研究員/信州スポーツ医療福祉専門学校)

工藤 和俊(東京大学大学院情報学環・准教授)

中澤 公孝(東京大学大学院総合文化研究科・教授)

2.発表のポイント

◆脊髄完全損傷者(下肢の運動・感覚麻痺)の上肢力調節機能が、他の疾患による車椅子使用者、および健常者よりも特異的に高いことを発見しました。

◆力調節を行っている際の脳活動は健常者と大きく異なり、神経活動の効率化が生じていることが分かりました。さらに、運動感覚統合を司る上頭頂小葉において、容積増大や運動野との結合性増加が見られました。

◆脊髄損傷の受傷後には脳の変化が生じることが分かっており、スポーツなどの運動経験がこの変化を促進したことが要因である可能性があります。

◆この能力をスポーツや社会生活で活かす仕組みをつくることで、次世代の共生社会創生が可能と考えられます。

3.発表概要

事故や病気により脊髄を損傷した方(脊髄損傷者)は、損傷された脊髄の高さ(損傷高位)以下において麻痺を呈するため、損傷高位より上位の残存機能を用いて日常生活に適応することが求められます。しかし、これまでの脊髄損傷者を対象とした研究は、歩行能力の再獲得や麻痺肢の回復など、損傷高位以下の身体部位を対象とした研究がほとんどであり、損傷高位より上位の残存機能、特に上肢運動機能がどのように変化するかという点に関しては明らかにされていませんでした。

東京大学大学院総合文化研究科の中澤公孝教授、博士課程の中西智也大学院生(日本学術振興会特別研究員DC1)らによる研究グループは、昨年、上肢の力調節能力を脊髄完全損傷者(損傷高位:胸髄以下)、他の疾患による車椅子使用者、健常者の3群を対象として行った調査で、脊髄完全損傷者の力調節能力が特異的に高いことを発見しました。調査結果では、脊髄完全損傷者の力調節能力が他の疾患による車椅子使用者に比べて特異的に高かったのは、日常での使用頻度が増加したことによる機能向上のみでなく、背景に何らかの神経系の適応が生じていることが示唆されていました。(文献1)

本研究では、脊髄完全損傷者の脳にどのような適応が生じているか調べるため、力調節中の脳活動をfunctional MRIを用いて計測し、さらに脳構造・ネットワーク指標の計測を行いました。その結果、健常者と比較すると、脊髄完全損傷者は力調節を行っている際の脳活動が小さいなど神経活動の効率化が生じていると考えられ(図3)、さらに、運動感覚統合を司る上頭頂小葉の脳容積や、一次運動野-上頭頂小葉間、一次運動野-小脳間の機能的ネットワークが力調節に有利な適応をしている可能性があることが分かりました(図4)。

障がい者スポーツにおいて、脊髄損傷者は上肢で車椅子を巧みに操作したりパワーリフティングでは健常者を超える記録を残すなど、健常者以上の能力を発揮することがあります。これらは日頃の練習の成果であると同時に、脊髄損傷者が神経学的に上肢運動機能を高めやすい性質を持っていることが背景にあると考えられます。脊髄損傷後のリハビリテーションにおいて、損傷高位以下の機能を再獲得することは、再び受傷前と同じ生活を送ることにつながるため、重要であることに疑いはありません。一方、残された上肢機能の潜在能力を最大限に引き出すことで、スポーツや芸術において人々を魅了する技術や作品を見せたり、就業場面においても巧みな作業を行うことが可能となり、その結果、受傷前の姿を志向するばかりではなく、新しい自己を築き新しい人生を歩むことに対して前向きになることが考えられます。本研究グループは、そのような姿もリハビリテーションの目標の選択肢となりうることを提案しました。

本研究は、独立行政法人日本学術振興会科学研究費助成事業(基盤研究A)「パラリンピックブレイン-ヒト脳の機能的・構造的再編能力」(研究代表者:中澤公孝)の一環として行われました。

本研究成果は、リハビリテーション分野で世界第2位に位置付けられている米国の学術誌「Neurorehabilitation and Neural Repair」(Sage Publications)に1月29日付でオンライン掲載されました。

※以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

https://release.nikkei.co.jp/attach/604376/01_202102021436.pdf

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