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私たちの研究目標は，脳や脊髄の障害を持つ方に対する支援効果を，神経生理学的見地から検証・解明することです．脳波研究による脳機能および病態解明を行い，これからの健康科学の確立を目指しています．

また，情動や感情といった前意識・意識にある“こころ”の状態を明らかにする研究や応用脳科学研究も行っています．

 ※英国科学雑誌『Impact』で研究内容が紹介されています！ → コチラ

事象関連電位（Event-Related Potentials; ERPs）とは，大脳皮質のニューロン活動によって生じる電位（数十μV）を計測する脳波（electroencephalogram; EEG）の一種です．

いくつかある種類の中で，事象（刺激）に対する被験者の認知的態度を反映する内因性の電位をERPといいます(丹羽, 鶴, 1997)．ERPには，様々な認知処理に対応して特定の潜時に特徴的な成分が出現します．そのため，『感覚－知覚－認知』の過程の測定に幅広く用いられています．

 LORETA (low resolution brain electromagnetic tomography analysis)とは，Pascual-Marqui RDらによって開発された脳機能イメージング解析であり，脳波や脳磁図による脳内神経活動を脳図譜（標準脳）へ重畳し描くことができる解析手法です．

1994年に初めてLORETAが報告され，近年発表されたsLORETA/eLORETAでは，6239 voxelに分けられた脳部位の電位分布描画に加え，脳部位間における機能的連関（LORETA connectivity），ネットワーク（eLORETA-ICA）や有向性解析が可能となっており，健常者データベース（プログラム搭載）との比較も行えるようになっています．

(Michel MC, et al. 2009より引用)            

Microstate segmentation解析とは，Lehmannらによって発表された，脳波計測から得られたデータをクラスター解析し，ほぼ安定したtopographyが連続して出現する区間，つまり脳の「機能的微小状態（Microstate segmentation）」を決定する解析手法です．

Neuro-reorganization（脳内神経機能再編成）へ向けた私たちの取り組みを一部紹介致します

　研究：【筋感覚(BU)と運動イメージ(TD)の同期FBを可能としたリハビリテーションBMI開発 】

ー 運動主体感を中心とした身体運動制御システム ー

脳卒中によって身体に麻痺が生じると，手足を意図的かつ随意的に動かすことが困難になるだけでなく，「この身体は自分のものである」という身体認知（脳内身体表象）も低下します．これまで私たちは，脳卒中による感覚運動障害を抱える患者様を対象に，脳機能の再編成を促す治療法の開発に取り組んできました．

本来，ヒトが運動を実行できる背景には「身体制御システム」（上図参照）が存在します．しかし，脳機能が障害されると，外部からの感覚情報を適切に処理できなくなることに加え，脳内で「運動の予測」と「実際のフィードバック情報」を比較・照合するシステムに異常をきたします．さらに，高次のメタ表象の障害も加わることで，「自分自身で身体を動かしている」という意識が低下してしまいます．

このような障害に対し，私たちは新たなニューロフィードバックシステム「iNems（imagery Neurofeedback-based multi sensory systems）」を用いたトレーニングを開発し，その効果検証を行いました．このシステムは，脳内で意図的（予測的）にイメージした四肢の運動と，実際の感覚運動情報とを比較・照合する能力の改善を目指すものです．

－ iNemsの概要 －

運動をイメージしているときの脳神経活動パターンは，多周波数帯域で捉えなければなりません．

我々は，θ波，α波およびβ波帯域の出現周波数パターン（特許第6553492号）の解析を行うことで脳内運動イメージ時の神経活動を検証しました．

六週間のトレーニングの結果，イメージ中のα波帯域（μ波）において，補足運動野を中心とした感覚運動関連領域（青丸内）の神経活動性が高くなりました．また，運動主体感や身体所有感，患側肢の使用頻度やQOLにも改善を認めました．今後，より多くの方々へ本トレーニングを実施し，効果について深く検証していく予定です．

・Kodama T, et al., Clin EEG Neurosci. 2019

・片山＆兒玉, 理学療法学. 2019

　研究：【動触知覚弁別フィードバック型感覚代償アプローチの介入効果の検証 】

これまで私たちは，脳卒中や頚髄損傷を起因とする感覚運動障害患者の脳機能再編成を促す治療法の確立に向けた研究に取り組んできました．

先行研究においても，手の感覚運動障害に対するアプローチとして，視覚，電気，聴覚などの刺激を用いたリアルタイムフィードバックを重要な要素とする介入が多く報告されています．リアルタイムな条件（実際にはわずかな時間遅れが存在します）は，脳内で運動の意図と感覚フィードバック情報の照合を同期的に処理する可能性を高めるため，運動主体感や身体所有感の再編成を促すことにつながります．このような時間的一致が生じることによって，運動前野や皮質脊髄路の活動が高まり，上肢のパフォーマンスが向上することが報告されています．

しかし，手指の巧緻動作を遂行する上では，視覚情報によって対象物の空間座標を確認し，対象物と指腹部との間に生じる摩擦（動摩擦）を筋活動によって制御する必要があります．これまで報告されているフィードバック刺激では，これらの情報を精緻にセンシングし，脳内での学習を促すことは困難であると考えられます．

この課題を解決するため，私たちは，対象物に触れた際に生じる摩擦情報をリアルタイムに代償感覚（振動）としてフィードバックできるシステム装置「ゆびレコーダー」（名古屋工業大学 田中由浩教授発案・開発，テック技販社製）を用い，その効果検証を行いました．

頚髄損傷者を対象にした6週間のトレーニングの結果、ペグテスト評価（左図）で改善を認め、介入前後の脳波活動を比較した結果（右図）、頭頂連合野（黒色領域）における神経活動性の向上を認めました．また、運動主体感や患側肢の使用頻度、QOLにも改善を認めました．脳卒中患者においても同様の結果を得ています．

今後、より多くの方々へ本トレーニングを実施し、効果について深く検証していく予定です．

 ・Kitai, Kodama et al., Brain Sci. 2025

・Kitai, Kodama et al., Brain Sci. 2021

・Kodama & Kitai, IntechOpen. 2023

・Kitai, Kodama et al., Brain Sci. 2021

　研究：【柔軟な外骨格を用いた自己制御および他者制御運動の神経メカニズムの検証】

（大阪工業大学吉川研究室との共同研究）

脳卒中後感覚運動障害のリハビリテーションでは，運動イメージと自己制御的な身体操作を組み合わせることが重要ですが，重度な運動障害を持つ患者にとって自発的な運動の実行は困難です．

そこで私たちは，指の把握動作をサポートする軽量かつ柔軟な外骨格デバイス「Flexible Exoskeleton（flexEXO）」を開発し，自己制御（SCC）および他者制御（OCC）による動作中の脳活動を比較検証しました．

その結果，自分でボタンを押してデバイスを動かす自己制御条件では，事象関連脱同期（ERD）が高まり，運動企図や計画に関わる一次運動野（M1）や補足運動野（SMA）の活動が顕著に増加しました．

一方，他者によってデバイスが動かされる条件では，感覚フィードバックの処理に関わる下頭頂小葉（IPL）や二次体性感覚野（S2）の活動が高まりました．

この結果は，flexEXOを用いた自己制御的な運動介入が，運動学習や脳の可塑性を促す有効なアプローチとなる可能性を示唆しています．

 ・Kodama et al., Sensors. 2025

　研究：【脳の「準備」と「実行」のつながりが歩行を左右する：脳波を用いた歩行機能評価】

脳卒中後の歩行障害の回復には，足首の運動コントロールが不可欠です．しかし，重度の麻痺がある場合，その能力を正確に評価することは困難でした．

私たちは，実際の運動だけでなく，運動前の「準備（意図・計画）」と実際の「実行」の脳内ネットワークのつながり（Phase-Amplitude Coupling: PAC）に着目しました．

本研究では，足関節の背屈運動中の脳波（EEG）と筋電図（EMG）を同時計測し，運動準備期と実行期の脳活動の結びつきを解析しました．

その結果，健常者では運動の準備と実行が強く結びついている（高いPAC-MI値を示す）のに対し，脳卒中患者ではこの結びつきが著しく低下していることが明らかになりました．

この脳内の「準備と実行のカップリング」は，実際の歩行速度や歩行能力と強く関連しており，歩行再建に向けた新たな神経生理学的指標（バイオマーカー）として，リハビリテーションの早期評価やニューロフィードバック治療への応用が期待されます．

・Ito, Kodama et al., Clin Neurophysiol Pract. 2026

・Ito, Kodama et al., Neurol Int. 2025

　研究：【脳性麻痺児へのリハビリテーションにおけるコミュニケーションの科学 】

小児リハビリテーションにおいて，患者のモチベーションを引き出すことは運動機能や認知機能の向上に不可欠です．特に，言語コミュニケーションが困難な重症心身障害を伴う脳性麻痺（CP-SMID）の子供たちにとって，周囲からの「声かけ」が内面にどのような影響を与えているかを客観的に評価することは長年の課題でした．

私たちは，子供たちに対して「母親」と「理学療法士（PT）」が，それぞれ異なるトーン（教示的・質問的など）で声かけを行った際の脳波（EEG）を測定し，eLORETA-ICA周波数解析を用いて脳内ネットワークの応答を可視化しました．

その結果，誰がどのようなトーンで話しかけるかによって，活動する脳の周波数帯（シータ，アルファ，ベータ）や領域が明確に異なることが判明しました，例えば，母親からの声かけは子供の内的情報処理や行動への関与（安心感や自己への意識）を促進する傾向が見られた一方，PTからの声かけは感情の調節や，言葉の意図を理解しようとする認知的な処理を促すことが示唆されました．

この研究は，声かけという日常的な介入が子供の感情やモチベーションに及ぼす影響を神経科学的に裏付けるものであり，個々の子供の特性に合わせたより効果的なリハビリテーション・アプローチの構築に直結します．

 ・Yamauchi, Kodama et al., Brain Sci. 2025

　研究：【スポーツ外傷予防に向けた，予測制御と自己内省に基づく運動学習の神経基盤の解明 】

バレーボールやバスケットボールなどで頻繁に行われる「ジャンプ着地動作」は，前十字靭帯（ACL）損傷や足関節捻挫などのスポーツ外傷が最も発生しやすい動作の一つです．

怪我を防ぎ、早期の競技復帰を果たすためには、安全な着地動作を素早く習得する「運動学習」が不可欠です．

本研究では、バイオメカニクス（力学）の評価にとどまらず、脳波（EEG）を用いて運動学習の背後にある中枢神経系の働きを調査しました．

運動前の「予測制御」を反映する準備電位（BP），感覚情報の統合に関わる後頭頂皮質（PPC），そして運動後の「自己内省（エラー検知）」を反映するエラー関連陰性電位（ERN）という3つの神経マーカーに着目しました．

解析の結果，運動前のBPやPPCの活動が高い人ほど，着地誤差を素早く修正し，運動学習が早く進むことが明らかになりました．さらに，機械学習（サポートベクターマシン：SVM）を用いることで，ERNの振幅からその人の運動学習能力の高低を高精度（87%）で予測することに成功しました．

この成果は，アスリートのパフォーマンス向上や，スポーツリハビリテーションにおける新たな評価指標・トレーニング手法の開発に重要な知見を提供するものです．

 ・Maeda,  Kodama et al., Cureus. 2025

　研究：【正確なステップ動作を支える脳内ネットワークとエラーモニタリング機構の解明 】

歩行を開始する際の「最初の1歩（ステップ）」を正確な位置へ踏み出す能力は，姿勢の安定性を保ち，転倒を予防するために極めて重要です．しかし，この瞬間的な動作を脳がどのように制御しているのか，その詳細な神経メカニズムはこれまで十分に解明されていませんでした．私たちは，モバイル脳波計（Mobile EEG）と高度な空間分解能を持つeLORETA-ICA解析，およびマイクロステート解析を組み合わせることで，ステップ動作中のリアルタイムな脳活動ネットワークを捉えることに成功しました．

研究の結果，ステップの正確性が高い対象者では，前帯状皮質（ACC）におけるシータ波の活動が特異的に増幅していることが明らかになりました．これは、脳が足の着地位置の誤差を瞬時に検知し，修正する「エラーモニタリング機能」が強く働いていることを示しています．

さらに，感覚運動野におけるミュー・ベータ波の抑制（スムーズな運動実行の準備）や，頭頂・後頭葉による視空間処理が連動して働く「分散型神経ネットワーク」の存在を提唱しました．

これらの知見は，高齢者や神経疾患患者の転倒リスクを客観的に評価するバイオマーカーの創出や，脳の特定ネットワークを標的とした新たなリハビリテーション戦略の開発に貢献します．

 ・Okuyama,  Kodama et al., Cureus. 2025

　研究：【動的・潜在的な身体認知をリアルタイムに客観評価する新システム開発とその脳内メカニズムの検証】

脳卒中などの後遺症による感覚運動障害では，「自分の身体がどこにあり、どう動いているか」という「身体認知（身体所有感と運動主体感）」が変容し，日常生活動作（ADL）に大きな支障をきたします．

しかし，従来の評価方法は静的な状態での評価やアンケートなど間接的なものが多く，実際の運動中に時々刻々と変化する「潜在的な身体認知」を直接的に捉えることは困難でした．

そこで私たちは，前方から一定の速度で迫ってくるターゲットを，自分の腕の長さ（リーチ距離）に到達したと判断した瞬間にボタンを押して止めるという，新しい身体認知評価システム（BCAS: Body Cognition Assessment System）を開発しました．

健常者を対象にこのシステムを検証した結果，試行を繰り返すたびにターゲットを止める位置（誤差）が変動しました．同時に測定した脳波（EEG）の解析により，1回目は上頭頂小葉（身体所有感），2回目は背外側前頭前野（運動主体感），3回目は補足運動野（身体運動イメージ）と，脳内の活動領域がダイナミックに変化していく様子が確認されました．

これは，BCASが運動学習の初期段階における「即時的な身体認知のアップデート（更新）」を鋭敏に捉えていることを示唆しています．

本システムは，リハビリテーションにおける身体認知の新たな客観的評価ツールとして，神経疾患患者の機能回復に貢献することが期待されます．

 ・Ikejiri & Kodama et al., Cureus. 2025

　研究：【振動刺激による運動錯覚時の脳内神経活動の解明】

－肘を曲げる筋（腱）に振動刺激を与えると、肘が伸びているような感覚（錯覚）を感じる（運動錯覚）－

 これまで私たちは，振動刺激により生成される脳内運動錯覚（上図）が脳機能へ及ぼす影響について，実際の運動実行時や運動イメージ想起時に減衰するとされる脳波Muリズム（μ波）を神経生理学的指標として用い，LORETAにて解析を行いました．

その結果，振動刺激条件および運動実行条件において，大脳皮質の感覚運動領域（補足運動野を含む）におけるμ波の減衰（事象関連脱同期：ERD）を認めました．さらに，両条件を比較した結果，同領域の神経活動性に有意差は認められませんでした．このことは，振動刺激によって誘発される運動錯覚時と，実際の運動実行時において，本領域における（量的）神経活動性が同等である可能性を示唆しています．

さらに私たちは，脳血管疾患による脳機能障害を呈する患者様においても，同様にμ波が減衰することを明らかにしています．一方，脳内での運動錯覚の生成には，運動イメージ能力が重要であるとされています．今後はこれらの関連性について詳細に検証し，介入効果をより深く検討することが，新たなニューロリハビリテーション手法の創出への一助となると考えています．

・兒玉ら, 臨床神経生理学. 2011

・兒玉ら, 理学療法学. 2014

・兒玉ら, ﾍﾙｽﾌﾟﾛﾓｰｼｮﾝ理学療法研究. 2014

　研究： 【環境色が認知機能へ及ぼす影響】

これまで私たちは，赤色や緑色といった色彩環境が，視覚オドボール課題（認知機能）にどのような影響を及ぼすかについて，事象関連電位P300成分およびLORETAを用いた解析により比較検討を行ってきました．

その結果，赤色条件では，P300成分の最大振幅が増大し，潜時が短縮しました．また，LORETAを用いた解析では，情動や遂行機能と深い関係を持つとされる下側頭回，扁桃核，前帯状回，およびBrodmann 46野において，有意に高い神経活動を認めました．

これらのことから，認知機能は色彩環境の影響を受けることが明らかとなりました．

 ・兒玉ら, Brain science and mental disorders. 2007

・兒玉ら, 臨床神経生理学. 2007

・兒玉ら, 臨床神経生理学. 2008

・Kodama T, et al., J Neurotrauma. 2012

 ・Kodama T, et al., JPTS. 2016

　研究：【揺動ベッドが入眠に及ぼす影響の検証】

 （アイクォーク株式会社との共同研究）

アイクォーク株式会社が開発した『揺動ベッド』がもたらす「揺らし」の効果を科学的に検証しました．

下図は，揺動ベッドを用いた入眠時の脳波活動をグラフにしています．　▶ 株式会社アイクォークHPより

ニューロフィードバックに関する取り組みを一部紹介します

　研究：【難治性疼痛患者に対するニューロフィードバックトレーニングの効果検証】

　＜ニューロフィードバック（neuro-feedback）トレーニングとは＞

ニューロフィードバックトレーニングとは，生体信号である脳波などを用いて脳機能状態を計測・分析し，その結果をリアルタイムに対象者へフィードバックすることで，対象者自身が安定した良好な脳活動状態を作り出せるようにするトレーニングです．主に，慢性的な疼痛や不安症状を抱える方などに対して適用されます．

本トレーニングではまず，脳の状態を把握するために脳波をモニタリングし，周波数解析を行います．その結果をフィードバックし，脳活動が望ましい状態（例えば，リラックス時に出現するα波が優位な状態など）に達した際に，音や映像による合図を提示します．これにより，対象者はどのような感覚のときに脳が良好な状態にあるのかを自覚することができます．

さらにこの過程を反復することで，対象者は自然にその感覚を学習し（条件づけ），トレーニング場面以外でも定常的に良好な脳機能状態を維持できるようになります．

下図は，慢性的な疼痛や不安を訴える症例の脳波イメージング画像です．

この図から，θ波帯域（特にhigh θ波帯域）およびβ波帯域において，健常者と比較して前帯状回，背外側前頭前野，下頭頂小葉，および島皮質といった脳領域で高い神経活動が認められます．これらの結果は，慢性的な疼痛や不安症状に対する同領域（すなわち“pain matrix”や“neuromatrix”）の関与を裏付けるとともに，脳神経活動の周波数パターンごとの機能特性を明らかにするものと考えられます．

これまで私たちは，難治性疼痛を呈する患者に対してニューロフィードバックトレーニング介入を実施し，その効果を検証してきました．その結果，安静時におけるβ波帯域の活動が減少し，不安や疼痛の改善が認められました．

応用脳科学に関する取り組みを一部紹介します

　研究：【無意識下における匂いが及ぼす心身への影響に関する研究】

（日本ロレアル株式会社との共同研究）　

日本ロレアル株式会社との共同研究にて，瞬時に変化する脳の活動状態や心的変化を脳波イメージを用いて解析し，使用者本人が意識する快・不快に影響を与えない程度のごく微量な匂いでも心身に影響するということを世界で初めて明らかにしました．

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