［Journal Club］歩行中における筋シナジーの神経相関

Yokoyama H, Kaneko N, Ogawa T, Kawashima N, Watanabe K, Nakazawa K.

Cortical Correlates of Locomotor Muscle Synergy Activation in Humans: An
Electroencephalographic Decoding Study.

iScience. 2019 May 31;15:623-639.

 

古くから歩行制御の基本構造は，皮質下システムに存在する筋シナジーの駆動によって成り立つとされています．近年では，皮質下システムに存在する筋シナジーを，大脳皮質からの下降性投射が調整していると示唆されておりますが，その実証は困難でした．今回紹介する研究の主要な目的は，歩行中の筋活動と脳波を同時記録して皮質活動と筋シナジーの関わりを調べることでした．

この研究では，12名の健常者を対象に，トレッドミル上での歩行中（0.55m/s）に，下肢の筋電図（13チャンネル）と脳波（63チャンネル）を同時記録しています．記録した筋電図波形は，単一筋の筋活動に加え，非負値行列因子分析という手法を用いて，歩行中の筋シナジーが同定されています．そして，脳波パターンから筋シナジー活動パターン（もしくは単一筋活動パターン）を推測する脳情報を機械学習手法により作成したようです．

結果は，脳波情報から筋シナジー活動と単一筋活動の両方を予測することができたようですが，筋シナジーの平均予測精度と筋活動の平均予測精度を比較すると，筋シナジーの予測精度のほうが高いことがわかったようです．このことは，脳活動は，単一筋活動に比べ，筋シナジー活動との関連性が高いことを意味しています．これらは，歩行中に筋肉を個別に制御するのではなく，筋シナジーという協働筋活動のレベルで脳が筋制御に関わることを強く示唆していると著者らは述べています．