二重課題中の姿勢制御における前頭葉の役割
PRESS RELEASE 2016.3.4
畿央大学大学院健康科学研究科 研究生の藤田浩之らは，ワーキングメモリにおける中央実行系の機能の違いが運動パフォーマンスのみならず，前頭葉の活動も異なることを明らかにしました．本研究成果は，Bio Med Research International 誌 (Role of the frontal cortex in standing postural sway tasks while dual tasking: a functional near-infrared spectroscopy study examining working memory capacity) に掲載されています．
研究概要
ヒトの日常生活において，注意をそれぞれの刺激に対して適切に切り替え・配分を行うことで，電話をしながらテレビを見たり，バランスの維持しながら異なる運動をしたりと，１つのことを行いながらもう１つのことを行う課題を達成しています．このような２つの事を同時に行う（このことを二重課題という）際には，それぞれの課題に対する注意のコントロールが求められます．この注意の切り替え・配分には，ワーキングメモリ( Working memory; WM )のもつ中央実行系が重要な役割を担い，二重課題においてはこのワーキングメモリが重要であると考えられています．ワーキングメモリ容量に関わる脳活動は，主に背外側前頭前野であることが既に明らかにされており，本研究ではワーキングメモリの容量と二重課題をしながらの姿勢制御課題時の前頭葉の働きとの関係について調査しました．その結果，ワーキングメモリの容量が大きい者は不安定な姿勢でも要求された認知課題の実行と姿勢の安定化が認められました．つまり，認知課題行いながら，身体動揺を最小限に抑え，２つの課題に対して適切に注意資源を配分することができる特性があることを明らかにしました．また，脳活動においてもワーキングメモリ容量の大きい群では，前頭葉の活動がより明確であり，この活動の差異が身体動揺に影響していることが示唆されました．従来から明らかになっているワーキングメモリに関連する背外側運動前野の活動に加え，姿勢制御における二重課題を行う際は，補足運動野の作用が特に重要であることが明らかとなりました．
本研究のポイント
・ワーキングメモリ容量が二重課題時の姿勢制御に影響を及ぼすことが明らかになった．
・ワーキングメモリ容量の違いによって運動時の前頭葉の働きも異なることが明らかにされた．
・姿勢制御に特化した二重課題では，ワーキングメモリに関連する背外側前頭前野の作用に加え，補足運動野の活動が重要であることが明らかとなった．
研究内容
ワーキングメモリ（WM）の評価については，容量を測定するテストとしてリーディングスパンテスト（RST）が広く知られており，中央実行系を検討する有効な指標とされています．この成績が良好な群と不良な群に分け，それぞれの姿勢制御課題を行い，その際の前頭葉の活動について近赤外分光法(fNIRS)を用いて比較しました．測定領域は前頭葉とし，補足運動野領域(SMA)，左右運動前野領域(L/R PMC)，左右背外側前頭前野領域(L/R DLPFC)の5領域としました．姿勢課題は①両足立位，②片足立位，両足立位＋二重課題，片足立位＋二重課題の4つの姿勢条件としました．
図１：片脚立位＋二重課題中の脳活動
実験の結果、不安定条件である片足立位での二重課題時の脳活動では，補足運動野領域および背外側前頭前野領域において，ワーキングメモリ容量が小さい群と比べワーキングメモリ容量が大きい群で有意な活動の増加が認められました．
本研究の臨床的意義
本研究の結果から，二重課題を伴う姿勢制御時における安定性には，ワーキングメモリの個人差が関わり，その影響が前頭葉の一部である補足運動野と背外側前頭前野の関与によるものであることが明らかになりました．今後は姿勢課題中の二重課題を苦手とする方やバランス障害を有する方へリハビリテーションにおいて役立てていきたいと考えています．
論文情報
Fujita H, Kasbuchi K, Wakata S, Hiyamizu M, Morioka S. Role of the frontal cortex in standing postural sway tasks while dual tasking: a functional near-infrared spectroscopy study examining working memory capacity. Bio Med Research International. 2016.
問い合わせ先
畿央大学大学院健康科学研究科
研究生 藤田 浩之（フジタ ヒロユキ）
Tel: 0745-54-1601 Fax: 0745-54-1600
E-mail: hiyoyuki0010@yahoo.co.jp
畿央大学ニューロリハビリテーション研究センター
センター長 森岡周（モリオカ シュウ）
Tel: 0745-54-1601 Fax: 0745-54-1600
E-mail: s.morioka@kio.ac.jp
