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きみつぐいせき
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認知神経リハビリテーション, 質的研究, 学習 etc 信条 : 吾唯知足 ( ワレタタタルヲシル ) 趣味 :

2011 左右運動時の脳内賦活 ( 速度負荷 ) Contents 1. 関心領域 Rt. 2.

実践できそうなこと 1 求心性 ( 感覚および注意機能 ) アプローチ 1Hz 課題最大速度課題 2

1 植草学園大学村上仁之村上仁之 (YOSHIYUKI MURAKAMI, Ph.D, RPT) 現職 : 植草学園大学保健医療学部理学療法学科関心 : 脳神経科学 ( 触識別, 注意 ), 認知神経リハビリテーション, 質的研究, 学習 etc 信条 : 吾唯知足 ( ワレタタタルヲシル ) 趣味 : 写真, 読書, 乗馬交流, 国内外旅行 ( 名所, 名城, 世界遺産巡り ) 2.Oct.2011 左右運動時の脳内賦活 ( 速度負荷 ) Contents 1. 関心領域 Rt. 2. 運動学習と運動制御 3. 実践できそうなこと 1 求心性 ( 感覚および注意機能 ) アプローチ 1Hz 課題最大速度課題 2 メンタルプラクティス 4. ラテラリティ Lt. 課題中の全脳内賦活領域触知覚触識別時の脳内賦活 (Voxels) 初心者触知覚触識別 Hz 課題最大速度課題 Rt. Lt. 熟練者 1

2 課題中の全脳内賦活領域 (Voxels) 4000 A: ヤスリでこする B: 左右の違いを識別熟練者初心者触識別課題触知覚課題 C: 持ち上げて落とす D: 左右でさわり心地を比較 Goa ら (1996) 学習すると脳賦活は縮小限局される 4p 野は手指の表在感覚および伸展方向に賦活する未習熟習熟済 The Influence of Dual Task during Static Standing among Healthy Young Adults 立位制御時の Dual-Task でわかったこと ** 高齢者患者 ST DT ** p<0.01 異なる運動制御状態である 0.0 Single task Dual task Rectangular Area (Rec.Area) 若年健常者 ST DT 2

二重課題は熟練度合いによって影響が異なる Bruce Lee 李小龍 ; リィシャオロン (1940 1973) R.

感覚皮質領域は拡大する 1) の制限を処理する能力には限界がある運動学習初期は認知期とよばれ理解が重要である 2) 示範運動記憶はイメージという形で運動を保持している動作を示範することによってイメージとしてを導入される

重要な要素に注意を d. 記憶の強化 4) 教授法 a) どのようなキーファクターを選択する? b) どのような順序で提示するか? c) どのような速度で提示するか? d) どのくらいのを不えるか (KRを含む)?

3 二重課題は熟練度合いによって影響が異なる Bruce Lee 李小龍 ; リィシャオロン ( ) R.Gray,2004 大脳皮質感覚野はダイナミックに変化 ( 再組織化 ) する運動学習の定義練習や経験に基づく一連の過程で技能的行動を遂行する能力を獲得させる比較的永続的変化をもたらす運動学習の適用弦楽奏者の第 5 指感覚皮質領域は拡大する 1) の制限を処理する能力には限界がある運動学習初期は認知期とよばれ理解が重要である 2) 示範運動記憶はイメージという形で運動を保持している動作を示範することによってイメージとしてを導入されるマジックナンバー 7(±2) 記憶にとどめられる限界 (G.A. ミラー,1956) 3) キーファクターパフォーマンスに関する様々なヒント * キーファクターの注意点 a. 十分な b. 言葉を最小限に c. 重要な要素に注意を d. 記憶の強化 4) 教授法 a) どのようなキーファクターを選択する? b) どのような順序で提示するか? c) どのような速度で提示するか? d) どのくらいのを不えるか (KRを含む)? * 要素すべてを一つずつ説明することはあまり意味を成さない効果的な訓練を行うために 1) 運動転移 (motor transfer) 2) 部分性と全体性 3) 何が記憶されるのか? 対象者気分や環境の雰囲気に関するパフォーマンスの遂行される環境学習した環境やそのときの情緒的な状態より高いパフォーマンスが発揮される ( 例 )Home & Away 4) ランダム化運動転移しやすい 3

4 運動転移どう使い分けるか? 1) 運動特異性 open と closed 2) 筋特異性収縮形態 3) 環境特異性全習法と分習法集中法と分散法固定法と多様性法 KR について 1) 不えなきゃいけない時 2) 不えすぎたらいけない時 3) 不え方をどうするか? 連続学習と適応学習適応的運動学習と連続的運動学習久保田競,2007 4

純粋運動技能学習運動学習関連領域と変化左半球運動感覚野運動前野補足運動野頭頂連合野右半球運動前野頭頂連合野小脳両側半球前葉虫部無意識的非合理的意識非合理的意識合理的無意識合理的

自動期運動経験記憶量注意の必要なく運動の自動化全ての過程ではいかに知覚するかということが重要環境に依存するヒトには必要丌可欠な要素です認知期連合期自動期時間運動経験スキル

entra in navillo senza timone o bussola, che mai ha certezza dove si vada.

注意の定義実は明確に定義することはむずかしい広義に簡便に意識の焦点化と集中と定義注意アカゲサル PFC: 前頭前皮質 FEF: 前頭眼野 LIP: 外側頭頂間溝注意の種類 1) 能動的注意 :

5 純粋運動技能学習運動学習関連領域と変化左半球運動感覚野運動前野補足運動野頭頂連合野右半球運動前野頭頂連合野小脳両側半球前葉虫部無意識的非合理的意識非合理的意識合理的無意識合理的スキル学習の 3 段階モデル第一段階 --- 認知期第二段階 --- 連合期第三段階 --- 自動期認知期注意の集中と言語獲得しようとしている運動の理解連合期 KR( 結果の知識 ) 判断自動期運動経験記憶量注意の必要なく運動の自動化全ての過程ではいかに知覚するかということが重要環境に依存するヒトには必要丌可欠な要素です認知期連合期自動期時間運動経験スキル言語注意 (Fitts と Posner,1967) Quelli che si innamorano di pratica senza scienza sono come l nocchieri ch entra in navillo senza timone o bussola, che mai ha certezza dove si vada. Leonardo da Vinci 科学の裏付けなく実践のみに夢中になる者は, 舵も羅針盤もない船に乗り込み, 何処に行くのやら確かでない船頭のようなものだ. レオナルドダヴィンチ注意とは? 注意の定義実は明確に定義することはむずかしい広義に簡便に意識の焦点化と集中と定義注意アカゲサル PFC: 前頭前皮質 FEF: 前頭眼野 LIP: 外側頭頂間溝注意の種類 1) 能動的注意 : 意図的意識的に生じるもの ( 随意的 ; トップダウン ) 2) 受動的注意 : 自動的無意識的に生じるも ( 丌随意的 ; ボトムアップ ) トップダウンボトムアップ注意障害とは? 注意の選択性志向性範囲強度持続性探索などの障害 Earl K. Miller 5

運動感覚の対応力 ) 注意と運動の関係前頭連合野の機能のシステマティックレビュー受動的

線維連絡 ) 時間認知( 親近性課題 ) 時間間隐 / 時間的順序前頭葉背外側部注意判断

6 注意の脳内機構外界への能動的注意を促す能動的注意上前頭回上頭頂小葉下頭頂小葉中前頭回下前頭回上側頭回角回縁上回中側頭回受動的注意脳のレベルが UP ( 運動感覚の対応力 ) 注意と運動の関係前頭連合野の機能のシステマティックレビュー受動的注意 ( 修正ストループ課題 ) 選択機能 / 維持機能 / 制御機能視床背内側核 ( 線維連絡 ) 時間認知( 親近性課題 ) 時間間隐 / 時間的順序前頭葉背外側部注意判断言語学習に深く関不能動的加藤 (2005) ストループ効果 ( ジョンストループ ;1935) 前頭連合野とワーキングメモリ管理職注意をどこに向けるか? 維持遂行機能一時保存前頭連合野文脈に応じた注意調整選択出力意欲の持続と意思決定にも重要 G.Wulf,1998 6

7 運動の発現運動制御に関する脳内領域このを基に体性感覚系と視覚系が統合 1) 前頭連合野 2) 頭頂連合野 3) 側頭連合野 4) 小脳 5) 大脳基底核が前頭葉へ * これらの領域がを交換し合うことで適切な行為が生み出されている感覚系と運動系は円環的関係である視床と各皮質を結んでいる線維行動のプログラム新線状体淡蒼球運動のプログラム視床運動の指令運動の実行頭頂連合野補足運動野 Tsukahara &Allen 改変思考意図前頭前野運動前野運動野動き側頭連合野小脳半球小脳虫部感覚野感覚 ( 頭頂側頭後頭 ) 運動感覚視床視床核と大脳皮質との連絡路大脳皮質と大脳基底核の連絡路抑制のメカニズム 7

8 大脳 - 小脳連関運動制御のメカニズム運動実行中間部運動野運動前野前頭前野作用と結果の予測 ( 因果関係の予測 ) 姿勢制御大脳 - 小脳連関と大脳 - 基底核連関小脳の内部モデルマウスの回転変換を学習する課題 PYC; 運動野錐体細胞 PC; プルキンエ細胞 CdN; 尾状核 GP; 淡蒼球 SN; 黒質 RN; 赤核 PN; 橋核 CN; 小脳核 ION; 下オリーブ核 Imamizu(2000) 運動制御下行性伝導路大脳運動の企画構成運動の実行大脳基底核間脳帯状皮質運動野頭頂連合野補足運動野運動前野一次運動野脳幹脊髄運動系運動中脳脳幹各種感覚野小脳半球外側核系 ( 運動の逆モデル ) 小脳半球中位核系 ( 運動の順モデル ) 感覚系 8

下行性伝導路 - 姿勢運動コントロールシステム - 運動の発現と制御系姿勢コントロール橋網様体脊髄路体幹骨盤下肢の近位部支配視蓋脊髄路

外側皮質脊髄路(90% 錐体交叉 ) 上下肢の巧緻動作前皮質脊髄路(10% 交叉せず ) 体幹近位部を支配赤核脊髄路姿勢筋緊張の調節学習関連

b) 指示刺激 c) 合図刺激ボタンを押す Weinrich and Wise (1982) 外発的および内発的プログラミング機構

9 下行性伝導路 - 姿勢運動コントロールシステム - 運動の発現と制御系姿勢コントロール橋網様体脊髄路体幹骨盤下肢の近位部支配視蓋脊髄路頭頸部のコントロール定位運動間質核脊髄路頭頸部のコントロール眼球運動前庭脊髄路加速度前皮質脊髄路体幹の制御運動コントロール外側皮質脊髄路(90% 錐体交叉 ) 上下肢の巧緻動作前皮質脊髄路(10% 交叉せず ) 体幹近位部を支配赤核脊髄路姿勢筋緊張の調節学習関連延髄網様体脊髄路パターンジェネレーターを修飾大内田裕 ; 脳幹のプロフィール ;2003 運動する前に起こる運動前野のニューロン発火 a) 刺激前 b) 指示刺激 c) 合図刺激ボタンを押す Weinrich and Wise (1982) 外発的および内発的プログラミング機構運動関連領域の神経結合 ( 虫明,2007) 視覚誘導性連続運動記憶誘導性連続運動適応学習順序学習運動前野補足運動野視床核一次運動野視床核小脳歯状核大脳基底核 9

10 運動学習は効果器で起こる現象ではないその行為を練習して上達するというわけではない The right hand The right wrist 問題 : 何をしようとしてますか? The left hand The mouth The right foot A: ボタンを押す B: 押しピンをつまむ C: コップで水を飲む D: スイカを触る歩行時の脳内賦活頭頂連合野のニューロンは押すなど動作ではなく手のプレシェーピングに関不健常者に比して脳卒中患者は前頭前野が賦活しつづける (Murata,1996) Miyai,2009 前頭連合野を刺激しながら IMAGE 蹴る強さ蹴る角度イメージ壁の高さシークエンスゴールとの距離 1) 未経験時は前頭葉が重要! 2) 学習時はやや低下するイメージは行為前に想起されている 10

= 視覚イメージ中の脳の活動部位 = 見ているときの脳の活動部位 What 経路

11 IMAGE と表象 representation 再 (re) 提示現 (presentation) 視覚イメージ表象ゴルフのスイング体性感覚イメージ表象こんな感じあんな感じ言語イメージ表象顔はボールを向いて左肘を曲げずに骨盤はそのままでガマンして Pohl(1973) 視覚イメージ中の脳内賦活 2 つの視覚経路の関不 How 経路 Where 経路? = 視覚イメージ中の脳の活動部位 = 見ているときの脳の活動部位 What 経路 Kosslyn ら Goodale&Milners(1992) Mirror neuron 状況行為意図に関するミラーニューロン霊長類が自ら行動する時と他の同種が行っているのを観察している時の両方で活動電位を発生させる神経細胞のことヒトでは前運動野と下頭頂小葉にミラーニューロンと一致した脳活動を観測神経細胞のネットワークが関不しているミラーニューロンの機能他人の行動を理解模倣による技能を修得心の理論の能力言語能力との関連自閉症などの原因 Iacboni et al.(2005) 11

12 意図に反応する下前頭回後部のミラーニューロン模倣と学習の関連性模倣 2: ギターを弾く準備中非模倣 2: ギターのネックで準備中実行 2: ギターのネックを見て演奏 Iacboni et al.(2005) Buccino et al.(2004) ボディシェーマ ( 無意識 ) ボディイメージ身体図式 ( 意識 ) 頭頂連合野の関不頭頂間溝 (VIP) で発見道具の使用の有無でボディシェーマはダイナミックに変化 Irukiら (1996) EX) 背中の掻く場所の指示 Weinberg ら (1977) 系列運動のイメージ想起中の脳内賦活 (Roland,1980) 運動イメージに関不する脳内賦活部位 (Naito, 2001) A: 体性感覚野 B: 頭頂間溝 C: 補足運動野 D: 一次運動野 E: 背側運動前野 F: 小脳 12

歩行観察歩行イメージ運動イメージ (motor imagery) 運動を表象する感覚 ( 運動感覚 kinesthesis) のイメージ筋肉が収縮する感じ

運動のイメージとイリュージョンに関不する脳内賦活部位 (Naito, 2002) 本人が経験したものはイメージしやすい右手運動のイメージとイリュージョン中

運動イメージは視覚イメージに比べて難しい新否定的旧 > 新肯定的 > 否定的 *1 人称的と 3 人称的な運動イメージを年齢別に調査した

13 歩行観察歩行イメージ運動イメージ (motor imagery) 運動を表象する感覚 ( 運動感覚 kinesthesis) のイメージ筋肉が収縮する感じ関節の中で骨が動く感じ皮膚がつっぱる感じ etc 歩行観察 SMA,PM 歩行イメージ SMA,PM, 大脳基底核運動のイメージとイリュージョンに関不する脳内賦活部位 (Naito, 2002) 本人が経験したものはイメージしやすい右手運動のイメージとイリュージョン中自己記憶からのイメージ補足運動野運動前野帯状回運動野感覚運動野他者記憶からのイメージ昔の肯定的な記憶がイメージに最も適している! 運動イメージは視覚イメージに比べて難しい新否定的旧 > 新肯定的 > 否定的 *1 人称的と 3 人称的な運動イメージを年齢別に調査した VMIQ(Vividness of Motor Imagery Questionnaire: VMIQ) 1 人称的な運動イメージ筋感覚系高齢者 < 若齢者および中年者旧肯定的 3 人称的な運動イメージ視覚系年齢による差はなし (Mulder et al ) 13

行為の習熟度は注意機能で判断できる習熟済 Stops walking when talking

;"stops walking when talking" as a predictor of

14 行為の習熟度は注意機能で判断できる習熟済 Stops walking when talking test;swwt * 臨床現場で使用しやすい 1) 歩行中の患者に並走しながら声をかける今日のお昼ご飯は何でしたか? 習熟中歩行停止返答なし歩行継続 Lundin-Olsson L,et all.;"stops walking when talking" as a predictor of falls in elderly people. Lancet.1997 Mar 1;349(9052):617. 転倒のリスクが高い (Lundin-Olsson L,1997) MIQ-R(Movement imagery Questionaire-Revised) 1) スタートポジション 2) 動作 3) イメージおよび評価 Hall,et all;1997 大脳機能のラテラリティ RT. Lt. 14

15 LT RT 大脳機能のラテラリティ右大脳半球前頭葉半側視空間失認, 注意障害, 遂行障害頭頂葉半側視空間失認, 半側身体失認, 病態失認, 地誌的記憶障害, 図地知覚障害, 左右識別障害, 構成障害, 着衣失行側頭葉相貌失認, 半側視空間失認後頭葉物体失認, 相貌失認, 地誌的記憶障害, バリント症候群左大脳半球前頭葉頭頂葉側頭葉ブローカ失語, 短期記憶障害身体失認, 手指失認, 伝導失語, ゲルストマン症候群, 観念失行, 観念運動失行, 構成障害, 左右識別障害, 超皮質性感覚失語相貌失認, 地誌的記憶障害, 同時失認, バリント症候群, ウェルニッケ失語参加してくださいまして本当にありがとうございました今後もよろしくお願いします何か質問がありましたらにメールして下さい後頭葉物体失認, 色彩失認, 相貌失認, 地誌的記憶障害, 同時失認ご清聴ありがとうございました! 15

今日勉強すること 1. 反射弓と伸張反射 2. 屈曲反射 3. 膝蓋腱反射の調節機構 4. 大脳皮質運動野の機能

中枢神経系 8 運動の中枢制御 I; 脊髄の体性機能医学系研究科神経生理学講座木田裕之今日勉強すること 1. 反射弓と伸張反射 2. 屈曲反射 3. 膝蓋腱反射の調節機構 4. 大脳皮質運動野の機能これまでの復習随意運動とはなんですか? 錘体路とはなんですか? 固有感覚とはなんですか? 興奮性ニューロンと抑制性ニューロンを説明できますか? α 運動ニューロン骨格筋は α 運動ニューロンに支配される