がんばりすぎは逆効果！？脳卒中リハビリにおける『休息』の驚異的パワー

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Rest the brain to learn new gait patterns after stroke

2024　　10月　　アメリカ

脳卒中は、歩行やバランスの取り方など、日常的な動作に大きな影響を及ぼす。

多くのリハビリプログラムは、この失われた機能を取り戻すためのトレーニングを提供しているが、トレーニングを「どれだけ続けるか」にだけ重点を置くのではなく、より効果的な方法が求められている。

そこで、脳卒中経験者がリハビリトレーニングだけでなく、その合間に取る「休息」の重要性をあきらかにするべく、新しい歩行パターンの学習と定着においてくわしくしらべてみたそうな。

30時間のリハビリが奇跡を生む！脳卒中後の上肢回復に必要な条件とは？

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Predictive factors and dose-response effect of rehabilitation for upper limb induced recovery after stroke: systematic review with proportional meta-analyses

2024　　8月　　イタリア

脳卒中後のリハビリテーションにおいて、上肢（腕や手）の回復は多くの患者にとって大きな課題である。

これまで、リハビリに反応しやすい要因はある程度知られていたが、具体的にどのような臨床的特徴がリハビリの効果を予測するかについては十分に解明されていなかった。

そこで、どの要因がリハビリに対する患者（Responders）を見極める手がかりになるか、さらに、リハビリの方法や時間が回復にどのように影響するかをメタアナリシスでしらべてみたそうな。

下肢装具3時間が脳に与える衝撃的な影響！

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Effect of three-hour ankle joint immobilization with an ankle foot orthosis on corticospinal excitability and ankle joint angle excursion during gait

2023　　12月　　日本

短下肢装具（AFO）は、怪我や脳卒中後の歩行機能回復に広く用いられているが、その効果に関する情報は限られているのが現状である。

そこで、健常ボランティアを対象に、AFOによる3時間の固定が皮質脊髄路の興奮性と歩行中の足関節の動きにおよぼす影響をくわしくしらべてみたそうな。

シータ刺激が脳卒中回復を変える？驚きの研究結果！

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Theta Frequency Electromagnetic Stimulation Enhances Functional Recovery After Stroke

2023　　11月　　アメリカ

脳波研究において、とくに40Hzの振動は学習と記憶に重要であり、脳の発達の際のあらたな結合形成にかかわると考えられている。

また、4Hzのシータ振動では感覚運動パフォーマンスと関連することが報告され、16Hzのベータ振動は運動計画（motor planning）に重要であることがわかっている。

極低周波・低強度電磁場（ELF-EMF）療法は、非侵襲的な脳刺激法であり、神経保護と神経可塑性を調節することができる。

ELF-EMFは最近、小規模の臨床試験において、ヒトの脳卒中における回復を促進することが示された。

そこで、ELF-EMFの有効性が周波数に依存するかどうか、またどの程度依存するかは、依然として不明であるので、くわしく実験してみたそうな。

40Hzガンマ刺激が脳卒中患者の神経を救う

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40-Hz optogenetic stimulation rescues functional synaptic plasticity after stroke

2023　　11月　　中国

脳活動の振動パターンは、ニューロン集団の協調的相互作用を反映する。

とくにガンマ振動はシナプス可塑性に関与すると考えられていて、脳梗塞ではガンマ振動が障害されることが報告されている。

最近、光遺伝学的刺激による40Hzのガンマ刺激が海馬の神経活動を回復させニューロンを保護することが報告された。

そこで、この外部ガンマ刺激が急性期脳卒中の皮質活動にどのように影響するかを実験してみたそうな。

高齢でも復活！脳卒中と環境エンリッチメント

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Environmental enrichment enhanced neurogenesis and behavioral recovery after stroke in aged rats

2023　　9月　　中国

年齢は脳卒中後の予後不良の重要な因子である。

しかし、環境エンリッチメント（EE）は脳梗塞後の機能回復を促進することが報告されている。

そこで、高齢ラットにおいて環境エンリッチメントが脳梗塞に対して有益であるかどうかをくわしくしらべてみたそうな。

Stroke誌：脳由来神経栄養因子がふえる運動

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Effect of Exercise on Brain-Derived Neurotrophic Factor in Stroke Survivors: A Systematic Review and Meta-Analysis

2022　　11月　　オーストラリア

BDNF（脳由来神経栄養因子）は、神経細胞の成長やシナプス機能亢進を調節するタンパク質で、脳卒中後の機能回復と関連すると考えられている。

脳卒中患者において、運動後にBDNF濃度が上昇するとする報告があるが、くわしい条件はあきらかになっていないのでメタアナリシスをこころみたそうな。

脳の低周波ゆらぎからみた基底核梗塞

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Frequency-Specific Changes of Amplitude of Low-Frequency Fluctuations in Patients with Acute Basal Ganglia Ischemic Stroke

2022　　1月　　中国

脳梗塞は脳卒中の80％以上を占め、とくに大脳基底核の梗塞は運動、感覚、情動、言語の障害に影響する。その生理メカニズムの解明はリハビリテーション治療に役立つ可能性がある。

安静時脳機能MRIは全脳ネットワークの低周波ゆらぎ（ALFF）をしらべる方法としても期待されている。

とくに脳神経活動を反映する0.01-0.08Hzの低周波域のうち、slow-4（0.027-0.073Hz）およびslow-5（0.01-0.027Hz）はそれぞれ灰白質と前頭前野に由来するという報告がある。

そこで、大脳基底核の梗塞患者でのALFF、および低周波域全体に対する特定周波数の寄与率fALFFをもちいて臨床スコアとの相関をくわしくしらべてみたそうな。

脳梗塞への運動介入とエクソソーム

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Exercise Intervention Promotes the Growth of Synapses and Regulates Neuroplasticity in Rats With Ischemic Stroke Through Exosomes

2021　　10月　　中国

脳梗塞後の運動が血管新生や神経新生を促し、脳卒中後の機能が改善することが報告されている。

いっぽう、エクソソームは直径30-150nmの小胞で、脳血液関門を通過する。

エクソソームは脳細胞からも放出され、脳の修復、保護に関係する多くのタンパク質やRNAなどを含む。

そこで、脳梗塞後の運動とエクソソームおよび神経可塑性との関連をしらべる動物実験をやってみたそうな。

nature.com：機能的結合性と脳梗塞の運動回復

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Functional connectivity and upper limb function in patients after pediatric arterial ischemic stroke with contralateral corticospinal tract wiring

2021　　3月　　中国

脳卒中後の運動リハビリテーション方法を開発してゆくうえで、小児脳梗塞での神経可塑性と運動機能回復の知見は重要である。

そこで、小児脳梗塞患者のうち回復の良かった者と片麻痺の残った者、および健常者とで脳の機能的結合性をくらべてみたそうな。

脳梗塞まわりのガンマ波の低下と神経可塑性

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Prolonged deficit of low gamma oscillations in the peri-infarct cortex of mice after stroke

2021　　3月　　フランス

脳梗塞発症の数日から数週間後にかけて、壊死組織の周辺部では失われた機能を回復するために集中的にシナプスの再編成がおこなわれる。

これら神経可塑性における局所電場電位（LFP）の脳内振動の重要性についての報告は増えていて、シータ波およびガンマ波成分の減少が神経細胞間の長期増強（LTP）の低下と関連することがわかってきた。

脳卒中後の脳の振動活動は、これまで脳波を用いて調べられているが、その空間解像度は低く梗塞周辺部を正確にマッピングすることがむつかしい。

そこで動物実験で、梗塞から数mmの位置での脳活動の周波数分布を脳卒中からの時間別にくわしくしらべてみたそうな。

脳卒中を治療するひかりガンマ周波数刺激

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Gamma frequency activation of inhibitory neurons in the acute phase after stroke attenuates vascular and behavioral dysfunction

2021　　2月　　カナダ

正常な脳細胞は互いに20-50ヘルツの振動周波数で同期しており、これはガンマオシレーションと呼ばれている。

脳卒中のあとにはガンマオシレーションのバランスが崩れると考えられている。

これを調整するために外部からガンマ周波数の刺激を与える方法が考えられる。たとえば経頭蓋の磁気刺激や電気刺激があるが、刺激範囲が大雑把すぎる問題がある。

そこで、光に反応する遺伝子を発現させた細胞の特定領域にガンマ周波数の光刺激を与える光遺伝的（optogenetic）刺激療法を脳卒中の動物で実験してみたそうな。

刺激豊富な環境による白質再編の仕組み

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Enhanced White Matter Reorganization and Activated Brain Glucose Metabolism by Enriched Environment Following Ischemic Stroke- Micro PET-CT and MRI Study

2020　　6月　　中国

刺激豊富な環境（EE：Enriched environment）は、感覚運動、認知、社会刺激を強化するための効果的なリハビリテーションプロトコルと考えられている。

EE介入後の脳神経の再編効果については、これまで組織観察による理解が主であり、生体での解明が求められている。

そこで、磁気共鳴画像法（MRI）と18F-FDGポジトロン断層撮影法（PET）を用いてくわしくしらべてみたそうな。

Stroke誌：デルタ脳波は回復のあかし

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Low-Frequency Oscillations Are a Biomarker of Injury and Recovery After Stroke
2020　　4月　　アメリカ

脳卒中後の運動機能の障害程度は、梗塞の大きさや皮質脊髄路への損傷の大きさをみると予想がつく。

さらに最近の研究では脳波の低周波成分（デルタ周波数）が脳の損傷を反映すると同時に、正常時の活動にも特徴的に見られるという。

そこで デルタ周波数帯の脳波と、脳卒中後の脳の損傷程度と運動機能回復との関連についてくわしくしらべてみたそうな。

アチアチひんやり療法の脳活動

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Immediate effects of noxious and innocuous thermal stimulation on brain activation in patients with stroke
2020　　2月　　台湾

温熱刺激（thermal stimulation）はシンプルかつ実用的治療手段として脳卒中リハビリにも用いられている。

痛いくらい（noxious）の温熱刺激が健常者の前運動野に可塑的変化をもたらすという報告がある。

これを脳卒中患者についても確認するべく比較実験をこころみたそうな。

脳組織を再生するに適した運動強度

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Different exercises can modulate the differentiation-maturation of neural stem-progenitor cells after photochemically induced focal cerebral infarction
2020　　1月　　日本

脳卒中後の運動は脳の可塑性をうながし機能の再編をすすめると考えられている。

また脳のなかには脳室下帯（subventricular zone）に代表される位置で神経新生がおこなわれている。

脳虚血がきっかけで神経新生がすすむことがわかっているが、運動の種類が新生した神経細胞の成熟へどう影響するのかはあきらかになっていないので実験してみたそうな。

ガンマ同調性と脳卒中からの機能回復

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Cortical gamma-synchrony measured with magnetoencephalography is a marker of clinical status and predicts clinical outcome in stroke survivors
2019　　11月　　イタリア

脳卒中経験者の長期的な回復可能性を知る方法が求められている。梗塞の位置や体積はかならずしも予後を反映していない。

さいきんでは皮質の同調性やネットワーク結合性が機能回復のマーカーになりうると期待されている。

皮質のガンマ（＞30ヘルツ）同調性はその1つで、情報処理機能の鍵になる特性とされ統合失調症や脳卒中 てんかん患者でこれが障害されることがわかっている。

さらにガンマ同調性は興奮性のグルタミン酸ニューロンと抑制性のGABAニューロンとのバランスおよび パルブアルブミンニューロンの神経可塑性調節能も反映すると考えられている。

そこで脳卒中患者のリハビリテーション前後の回復過程でのガンマ同調性をMEG（脳磁図）をつかってくわしくしらべてみたそうな。

麻痺上肢をうごかす運動準備低周波振動とは

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Low-Frequency Brain Oscillations Track Motor Recovery in Human Stroke
2019　　10月　　アメリカ

脳卒中による上肢の麻痺はながく続き 効果的な治療法はまだない。

運動をおこすタイミングの直前から発生するデルタ波やシータ波は、脳波の運動準備低周波振動（Movement preparatory low-frequency oscillations：LFOs）と呼ばれ脳刺激療法のターゲットとして注目されている。

動物実験ではLFOsと上肢運動機能との関連や、脳への低周波数の電気刺激による運動精度との関連が示されているが人での関連はよくわかっていないのでくわしくしらべてみたそうな。

nature.com：手脚のリハビリで対側の前頭前野がんばる

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Limb linkage rehabilitation training-related changes in cortical activation and effective connectivity after stroke- A functional near-infrared spectroscopy study
2019　　４月　　中国

脳卒中後のリハビリテーションで手脚の運動がもたらす脳皮質の回復メカニズムはよくわかっていない。脳の皮質活動はPETやMRIで観察することができるがこれら装置は患者のわずかな動きにも弱い。

近赤外線分光をつかった血流評価による脳皮質の機能測定は、高い時間分解能をもつため患者のうごきにつよく、運動課題をともなう測定が可能である。

得られたデータを解析する方法として「機能的結合：functional connectivity」がある。これは脳の異なる領域からの信号の同期の程度を評価するもので互いの結合の方向はわからない。

いっぽう「実効的結合：effective connectivity」では領域間の同期のみならず それらの方向や因果関係を推定することができる。

そこで脳卒中患者と健常者とで安静時および手脚の運動課題をあたえたときの脳皮質の活動を近赤外線分光で測定し、脳皮質間の実効的結合への影響をくわしくしらべてみたそうな。

がんばって手脚を動かしても効果がない理由

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Frequency-specific functional connectivity related to the rehabilitation task of stroke patients
2019　　1月　　中国

脳卒中の片麻痺からの回復のためには手脚をうごかす訓練をおこなうことがもっとも効果的であると信じられている。

訓練と脳の可塑性により脳機能ネットワークが再編される。このとき脳皮質の各領域間で機能的に同期した低周期の活動パターンが観測できる。この同期の程度をもって「機能結合性」とし回復度が反映されると考えることができる。

そこで、リハビリ訓練がダイレクトに機能結合性に反映されるものか、MRIよりも周波数分解能の高い近赤外線センサーでくわしくしらべてみたそうな。