運動技能向上方法及び運動技能評価装置
【課題】人の運動技能を向上させる運動技能向上方法及び人の運動技能を評価する運動技能評価装置の提供。
【解決手段】所定回数の運動技能の訓練および習得度に関するテストを１セットとし、間に６０秒間の休憩を挟みながら４セット行う。１つのセットの中で運動技能の訓練を３回行う。各訓練は５秒間だけ行う。磁気刺激を付与する場合には、各訓練の前に２秒間だけ経頭蓋磁気刺激を付与する。より具体的には、上肢運動に関係する運動関連領野（例えば１次運動野）に対して磁気刺激を付与するために、コイルを対象者の頭部の対象部位に接触させた状態でパルス磁場発生装置からコイルへパルス電流を流す。なお、磁気刺激を付与する頻度は２０Ｈｚ程度であることが望ましく、また、その強度は運動閾値の７０％以下であることが望ましい。
【解決手段】所定回数の運動技能の訓練および習得度に関するテストを１セットとし、間に６０秒間の休憩を挟みながら４セット行う。１つのセットの中で運動技能の訓練を３回行う。各訓練は５秒間だけ行う。磁気刺激を付与する場合には、各訓練の前に２秒間だけ経頭蓋磁気刺激を付与する。より具体的には、上肢運動に関係する運動関連領野（例えば１次運動野）に対して磁気刺激を付与するために、コイルを対象者の頭部の対象部位に接触させた状態でパルス磁場発生装置からコイルへパルス電流を流す。なお、磁気刺激を付与する頻度は２０Ｈｚ程度であることが望ましく、また、その強度は運動閾値の７０％以下であることが望ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の運動技能を向上させる運動技能向上方法及び人の運動技能を評価する運動技能評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に電気刺激を与えて運動機能の回復や改善を行う手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このような手法では、経皮的埋め込み電極方式が採用され、脳卒中、脊髄損傷等により麻痺した手足の神経、筋に対し、生体内に埋め込んだ複数個の電極を通して電気刺激を与えることによって、麻痺した手足の生体機能を回復させるものである。
【０００３】
しかしながら、電気刺激により生体機能を回復させる手法では、高電圧の電流を用いて皮膚上から刺激を付与するため、皮膚の知覚線維が刺激され、強い痛みを伴うことが欠点となっていた。また、刺激範囲が広範となるため、特定の対象部位にのみ刺激を与えることは困難であり、予期せぬ副作用が発生する虞があるという問題点を有している。
【０００４】
そこで、近年では、コイルを用いて時間的に変化する磁界を生体に与え、生体に誘起される電界により脳や神経を刺激する方法による診断及び治療が実施されている（例えば、非特許文献２参照）。
【非特許文献１】Friedhelm Hummel（フリードヘルム フンメル）他、Brain（ブレイン）、２００５年、１２８巻、Ｐ４９０−４９９
【非特許文献２】Martin Tegenthoff（マーティン テゲンソフ）他、PLOS BIOLOGY（ピーエルオーエス バイオロジー）、第３巻、Ｐ２０３１−２０４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気刺激を用いる手法では、非侵襲的かつ局所的な刺激を簡易な手法で与えることができるという利点を有しているが、従来の方法では、運動機能の向上が認められるのに長時間（およそ１時間から数十日）にわたる多量の刺激（例えば、数千回以上）が必要となり、短時間での効果が期待される医療現場などでの応用には不適切であるという問題点を有していた。
【０００６】
また、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針が得られる評価装置の開発が求められていた。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、対象者が運動技能を習得するための動作を実行する前に所定時間だけ刺激を付与し、前記対象者が動作を実行した際に刺激の付与を停止させる構成とすることにより、短時間かつ少量の刺激により人の運動機能を向上させることができる運動技能向上方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行した場合に刺激を付与し、刺激を付与してから所定時間経過後に刺激の付与を停止させる構成とすることにより、短時間かつ少量の刺激により人の運動機能を向上させることができる運動技能向上方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、対象者の脳に非侵襲的な刺激を所定の手法で付与し、前記手法にて刺激を付与した後、運動技能の習得度を算出する構成とすることにより、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針を与えることができる運動技能評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る運動技能向上方法は、対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行する前に所定時間だけ前記刺激を付与する第１のステップと、前記対象者が前記動作を実行した際に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって、刺激の付与が短時間かつ少量であっても、運動技能が顕著に向上する。
【００１２】
第２発明に係る運動技能向上方法は、対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行した場合に前記刺激を付与する第１のステップと、前記刺激を付与してから所定時間経過後に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって、刺激の付与が短時間かつ少量であっても、運動技能が顕著に向上する。
【００１４】
第３発明に係る運動技能向上方法は、第１発明又は第２発明に記載の運動技能向上方法において、前記第１及び第２のステップを繰り返した後、前記運動技能の習得度を算出する第３のステップを更に有することを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、所定の手法により運動技能を向上させた後、運動技能の習得度を算出するため、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針が得られる。
【００１６】
第４発明に係る運動技能向上方法は、第１発明乃至第３発明の何れか１つに記載の運動技能向上方法において、前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする。
【００１７】
第４発明にあっては、付与する刺激は運動閾値の７０％以下の強度の磁気刺激であり、微弱な刺激であっても実際の運動と効率的に組み合わせることによって、運動技能の向上が望める。
【００１８】
第５発明に係る運動技能評価装置は、対象者の運動技能を評価する運動技能評価装置において、前記対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与する刺激付与手段と、前記刺激を所定の手法で付与すべく前記刺激付与手段を制御する手段と、前記手法にて刺激を付与した後、前記運動技能の習得度を算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第５発明にあっては、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって運動技能を向上させ、その習得度を算出する。したがって、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針が得られる。
【００２０】
第６発明に係る運動技能評価装置は、第５発明に記載の運動技能評価装置において、前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする。
【００２１】
第６発明にあっては、付与する刺激は運動閾値の７０％以下の強度の磁気刺激であり、微弱な刺激であっても実際の運動と効率的に組み合わせることによって、運動技能の向上が望める。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明及び第２発明による場合は、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって、刺激の付与が短時間かつ少量であっても、運動技能を顕著に向上させることができる。
【００２３】
第３発明及び第５発明による場合は、所定の手法により運動技能を向上させた後、運動技能の習得度を算出するため、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針を得ることができる。
【００２４】
第４発明及び第６発明による場合は、付与する刺激は運動閾値の７０％以下の強度の磁気刺激である。したがって、微弱な刺激であっても実際の運動と効率的に組み合わせることによって、運動技能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係る運動技能評価装置の全体構成を示す模式図である。図中１は人の運動技能を評価する運動技能評価装置である。この運動技能評価装置１は、評価対象の人間（以下、対象者という）の脳に対し非侵襲的な刺激としてパルス磁場を与えるパルス磁場発生装置１０と、運動技能の習得度について評価を行うデータ処理装置２０とを備えている。
【００２６】
パルス磁場発生装置１０には、磁場を発生させるためのコイル１８が接続される。このコイル１８は所謂８の字コイルであり、直径が７０ｍｍ程度の２つの円形コイルを樹脂などの絶縁物内に同一平面上で８の字型に並列させたものである。パルス磁場発生装置１０は、これらの２つの円形コイルに逆向きにパルス電流を流すことにより、局所的な磁場を発生させることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、８の字コイルを用いることとしたが、単一の円形コイル、２つの円形コイルをおよそ９５度の角度で並列させたダブルコーンコイル等を用いる構成であってもよい。
【００２８】
パルス磁場発生装置１０の使用に際しては、コイル１８を対象者の頭部の予め定めた対象部位に接触させ、適宜の大きさのパルス電流をコイル１８に流す。このときコイル１８からパルス磁場が発生し、このパルス磁場によって生体組織に電場が誘導される。誘導電場は生体内に渦電流を誘起し、神経膜に脱分極を生じさせ、活動電位を発生させる。すなわち、磁場自体は生体組織を直接刺激するものではなく、誘導電場による渦電流が生体組織を刺激することになる。
【００２９】
図２はパルス磁場発生装置１０及びデータ処理装置２０の内部構成を説明するブロック図である。パルス磁場発生装置１０は、制御部１１を備え、この制御部１１には、入出力ＩＦ１３、操作部１４、表示部１５、及びパルス発生部１６等のハードウェアがバス１２を介して接続されている。
【００３０】
制御部１１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに予め格納している制御プログラムをＲＡＭ上にロードすることにより、前述したハードウェア各部の制御を行う。入出力ＩＦ１３は、各種データの入出力を行うインタフェースである。操作部１４は、各種のスイッチを備えており、発生させる磁場の大きさ、発生周期、繰り返し数等を設定できるようにしている。また、表示部１５は、例えば、ＬＥＤディスプレイであり、操作部１４を通じて設定された設定値等を表示できるようにしている。
【００３１】
パルス発生部１６は、コイル１８に対してパルス電流を流すタイミングについての制御を行う。具体的には、パルス電流を流すタイミングを予め設定しておき、設定されたタイミングに従ってパルス電流を流すように制御する。タイミングの設定は、予め制御部１１内のＲＯＭに格納しておく構成であってもよく、操作部１４を通じて事前に受付ける構成であってもよい。また、データ処理装置２０にて設定し、設定した情報を入出力ＩＦ１３を通じて取得する構成であってもよい。
【００３２】
データ処理装置２０は、具体的にはパーソナルコンピュータである。データ処理装置２０は、ＣＰＵ２１を備え、このＣＰＵ２１には、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、入出力ＩＦ２５、キーボード２６、モニタ２７、及びＨＤＤ２８等のハードウェアがバス２２を介して互いに接続されている。
【００３３】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に予め格納された各種制御プログラムをＲＡＭ２４上にロードして実行することにより、前述したハードウェア各部の制御を行う。入出力ＩＦ２５は、パルス磁場発生装置１０の入出力ＩＦ１３に接続されており、パルス磁場発生装置１０から出力される情報を取得する。キーボード２６は、データの入力、データ処理に係る操作等を受付ける。モニタ２７は、例えば液晶ディスプレイであり、入力されたデータ、データ処理の結果を表示する。ＨＤＤ２８は、磁気記録媒体を有する記憶装置であり、入力されたデータ、データ処理の結果等を表示する。
【００３４】
以下では、極めて微弱な高頻度磁気刺激を感覚−運動領野などに与える方法と実際の運動（すなわち、運動技能を習得するための動作）とを組み合わせることによって、従来よりも短時間かつ少量の刺激によって対象者の運動技能を効率的に向上させることができる方法を提案し、このようにして向上させた運動技能について評価する装置について説明する。
【００３５】
図３は運動技能を習得するための動作の一例を説明する説明図である。本実施の形態では、手の平の上で２つのボール１０１，１０２を転がす運動技能を例にとり、この運動技能を向上させる方法について説明する。ボール１０１，１０２は、図３（ａ）に示したように手の平の上に２つ乗せることができるものが望ましく、直径３ｃｍ〜４ｃｍ程度、適宜の重さを有する球状のものが使用される。また、ボールの動きを容易に視認できるように、互いに異なる色の塗装を施していることが望ましい。
【００３６】
この運動技能を習得するための動作は、図３（ｂ）に示したように、右の手の平に２つのボール１０１，１０２を乗せている場合には時計回り（左の手の平に乗せている場合には反時計回り）におよそ水平面内で転がし、一方のボール１０１の位置と他方のボール１０２の位置とを交換するというものである。単位時間（例えば１０秒）あたりにボール１０１，１０２の位置を交換した回数をこの運動技能の習得度として算出することができる。
【００３７】
図４は磁気刺激を付与して運動技能を習得する手法、図５は磁気刺激を付与しないで運動技能を習得する手法について説明する説明図である。本実施の形態では、所定回数の運動技能の訓練および習得度に関するテスト（以下、運動テストという）を１セットとし、間に６０秒の休憩を挟みながら４セット行う。１つのセットの中で運動技能の訓練を３回行う。各訓練は５秒間だけ行い、その間、対象者は、２つのボール１０１，１０２をできるだけ多く回転させるように努める。
なお、本実施の形態では、１セットあたりの訓練の回数を３回、各訓練を５秒としたが、１セットあたりの訓練の回数を４〜６回、１回あたりの訓練時間を５〜１０秒としてもよい。
【００３８】
磁気刺激を付与する場合には、各訓練の前に２秒間だけ経頭蓋磁気刺激（TMS : Transcranial magnetic stimulation、以下単に磁気刺激という）を付与する。より具体的には、上肢運動に関係する運動関連領野（例えば１次運動野）に対して磁気刺激を付与するために、前述のコイル１８を対象者の頭部の対象部位に接触させた状態でパルス磁場発生装置１０からコイル１８へパルス電流を流す。磁気刺激を付与する頻度は２０Ｈｚ程度であることが望ましく、また、その強度は運動閾値の７０％以下であることが望ましい。ここで、運動閾値とは、特定の刺激部位を刺激し、５０％以上の確率で５０μＶのＭＥＰ振幅（MEP : Motor Evoked Potential）を対象四肢の筋肉で誘発できる最低の刺激強度をいう。なお、国際安全基準は、磁気刺激を付与する頻度が２０Ｈｚである場合、１回の刺激が２秒を超えないことを安全基準として規定しているが、本発明では当該国際安全基準を満たした手法で磁気刺激の付与を行っている。
【００３９】
磁気刺激を付与する間隔（ISI : inter stimulus interval, 刺激間時間間隔）は９秒間とる。３回の運動技能の訓練の後、１２０秒間の休憩をとり、運動テストを行う。運動テストは、図３（ｂ）を用いて説明した動作を１０秒間行う。この動作の実行回数がこのセットにおける習得度として算出される。
【００４０】
磁気刺激を付与しない場合の訓練手法については、磁気刺激を付与する場合と全く同様であり、対象者の脳の対象部位に対して磁気刺激を付与する代わりに、コイル１８を対象者の頭部から１０〜１５ｃｍ程度離して空気中に磁場を放射する。３回の運動技能の訓練の後、１２０秒間の休憩をとり、前述と同様の運動テストを行う。
【００４１】
図６は運動テストの結果を示すグラフである。図６（ａ）はある対象者に磁気刺激を付与した場合、及び磁気刺激を付与しない場合の運動テストの結果を示し、図６（ｂ）は別の対象者の運動テストの結果を示している。各グラフの横軸は運動テストの試行回数をとり、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。グラフ中「●」で示したシンボルは、磁気刺激を付与しない場合の運動テストの結果を示し、「○」で示したシンボルは、磁気刺激を付与した場合の運動テストを示している。なお、それぞれの運動テストは４日程度の間隔を空けて行った。運動テストは右手について行い、前述した４セットからなるセッションを１２０秒間の休憩を挟みながら３回繰り返した。その結果、磁気刺激を付与しない場合には両者共運動技能の向上が見られないが、磁気刺激を付与した場合には２つ目のセッションの後半から統計的に有意な差が認められるようになった。すなわち、図４で示した方法で１５分〜３０分程度の磁気刺激を付与することにより運動技能が向上することが分かった。このとき付与した磁気刺激は４８０パルス程度であり、従来より少量の刺激付与により人の運動技能を向上させることができることが分かった。
【００４２】
次に、右手による運動テストと左手による運動テストとの比較を行う。図７は右手及び左手の運動テストの比較結果を示すグラフである。図７（ａ）に示したグラフの横軸は運動テストの試行回数、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。グラフ中「●」で示したシンボルは、右手による運動テストの結果を示し、「○」で示したシンボルは、左手による運動テストの結果を示している。試行回数が１回〜４回は、何れも準備段階での運動テストの結果を示している。この結果から、左手による運動技能は右手による運動技能ほど習熟していないことが分かる。準備段階に続いて図５で説明した訓練及び運動テスト、図４で説明した訓練及び運動テストを交互に繰り返した。その結果、最初からある程度習熟していた右手による運動技能は、磁気刺激による技能向上が顕著に見られないが、習熟していない左手による運動技能は、磁気刺激によって技能向上が見られることが分かった。
【００４３】
各セッションでの実行回数を準備段階での平均回数により除算して上達率を算出した結果、図７（ｂ）のグラフで示した結果が得られた。このグラフの横軸は運動テストの試行回数、縦軸は前述のようにして求めた上達率をとっている。また、グラフ中「●」で示したシンボルは、右手による運動テストの結果を示し、「○」で示したシンボルは、左手による運動テストの結果を示している。左手による運動テストの結果から、運動技能学習における一時的停滞（学習の頭打ち）を簡単に克服することができ、かつ刺激後には変動幅が少ない運動技能の遂行が可能になる。また、既に十分に学習が完了している運動技能ではこの刺激による向上効果が顕著に見られないため、運動技能の学習過程の評価にも応用可能であることが分かった。
【００４４】
図８は複数の人の平均上達率を示すグラフである。横軸には運動テストの試行回数、縦軸には平均上達率をとっている。また、グラフ中「●」で示したシンボルは、最初から熟練している人達の上達率の平均値、「○」で示したシンボルは、熟練していない人達の上達率の平均値を示しており、いずれも磁気刺激を付与して訓練を行ったものである。このグラフからも、既に十分に学習が完了している場合には運動技能の向上が顕著ではないが、学習の頭打ちが生じている場合には磁気刺激を付与することにより、運動技能の向上が有意に認められることが分かった。
【００４５】
このように本発明では、学習の頭打ちが生じている場合には磁気刺激を付与することによって運動技能を向上させることができる。また、既に十分に学習が完了している場合には運動技能の向上が顕著でないため、学習過程の評価にも応用することができ、例えば、スポーツ選手など効率的に身体運動を獲得したり、精度の高い運動制御が要求される局面での応用が期待できる。更に、脳卒中、脳梗塞などにより脳障害が生じた場合、又は加齢により運動機能が著しく低下した場合等においてはリハビリが欠かせないのが現状であるが、本発明は運動機能改善における効率的なリハビリトレーニング法の重要な指針となり得る。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態１では、運動技能を習得するための動作を実行する前に経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）を付与する構成としたが、前記動作の実行中に磁気刺激を付与する構成であってもよい。本実施の形態では、磁気刺激を付与しながら運動技能を習得する手法について説明する。
【００４７】
図９は磁気刺激を付与しながら運動技能を習得する手法について説明する説明図である。実施の形態１と同様に、所定回数の運動技能の訓練および運動テストを１セットとし、間に６０秒の休憩を挟みながら４セット行う。１つのセットの中で運動技能の訓練を３回行う。各訓練は５秒間だけ行い、その間、対象者は、２つのボール１０１，１０２をできるだけ多く回転させるように努める。
なお、本実施の形態では、１セットあたりの訓練の回数を３回、各訓練を５秒としたが、１セットあたりの訓練の回数を４〜６回、１回あたりの訓練時間を５〜１０秒としてもよい。
【００４８】
各訓練の開始と同時的に磁気刺激を付与する。すなわち、コイル１８を対象者の頭部の対象部位に接触させた状態に保ち、対象者が運動技能を習得する動作を開始したのと同時的にパルス磁場発生装置１０からコイル１８へパルス電流を流す。なお、磁気刺激を付与する頻度は２０Ｈｚ程度であることが望ましく、また、その強度は運動閾値の７０％以下であることが望ましい。
【００４９】
磁気刺激を付与する間隔（ISI : inter stimulus interval, 刺激間時間間隔）は９秒間とる。３回の運動技能の訓練の後、６０秒間の休憩をとり、運動テストを行う。運動テストは、図３（ｂ）を用いて説明した動作を１０秒間行う。この動作の実行回数がこのセットにおける習得度として算出される。
【００５０】
このようにして訓練を行った結果、実施の形態１と同様に１５分〜３０分程度の磁気刺激を付与することで対象者の運動技能が向上することが分かった。このとき付与した磁気刺激は４８０パルス程度であり、従来より少量の刺激付与により人の運動技能を向上させることができることが分かった。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、コイル１８を人の頭部の対象部位に接触させて磁場を発生させることにより運動領野を刺激する構成としたが、運動領野以外の部位を刺激することによっても運動技能を向上させることが可能である。本実施の形態では、感覚領野に対して磁気刺激を付与した場合の運動テストの結果について説明する。
【００５２】
図１０は運動領野及び感覚領野を刺激した場合の運動テストの結果を示すグラフである。図１０（ａ）に示したグラフは運動領野を刺激した場合の運動テストの結果であり、横軸は運動テストの試行回数、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。試行回数が１回〜９回は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った場合、試行回数が１０回〜２１回は磁気刺激を付与して運動技能の訓練を行った後に運動テストを行った場合の結果を示している。運動技能の訓練手法としては図４で説明した手法を用いた。また、試行回数が２２回以降は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った結果を示している。
【００５３】
実施の形態１で説明した結果と同様に、運動領野に磁気刺激を与えて訓練を行った場合、運動技能が顕著に向上していることが分かる。このとき、習得度の上昇率を表す回帰直線の傾きは０．１３、テスト結果のばらつきを示す標準偏差は１．７１であった。
【００５４】
一方、１０（ｂ）に示したグラフは感覚領野を刺激した場合の運動テストの結果である。横軸は運動テストの試行回数、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。試行回数が１回〜９回は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った場合、試行回数が１０回〜２１回は磁気刺激を付与して運動技能の訓練を行った後に運動テストを行った場合の結果を示している。運動技能の訓練手法としては図４で説明した手法を用いた。また、試行回数が２２回以降は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った結果を示している。
【００５５】
運動領野と感覚領野とは６ｃｍ程度離れているため、前述したようなコイル１８を用いて局所的な磁場を発生させることにより、感覚領野にのみ刺激を与える事が可能である。図１０（ｂ）に示したグラフから、感覚領野に刺激を与えて訓練を行った場合でも運動技能が向上することが分かる。これは、感覚領野に刺激を与えることで手の感覚が研ぎ澄まされ、ボール１０１，１０２のコントロールを正確に行えるようになった結果、運動技能が向上したものと考えられる。
【００５６】
また、上述と同様に回帰直線の傾き及びテスト結果の傾きを求めた場合、それぞれ０．０４及び０．６７となり、運動領野に磁気刺激を与えて訓練を行った場合と比較して何れも小さくなることが分かった。すなわち、感覚領野に磁気刺激を与えて訓練を行った場合、比較的ゆっくりとではあるが確実に運動技能を向上させることできることが分かった。
【００５７】
このように、運動領野と異なる部位（感覚領野）を刺激した場合であっても運動技能の向上が見られることから、例えば、前頭葉、前頭連合野などの脳の他の部位に対して磁気刺激を与えることにより、運動技能向上の可能性があるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施の形態に係る運動技能評価装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】パルス磁場発生装置及びデータ処理装置の内部構成を説明するブロック図である。
【図３】運動技能を習得するための動作の一例を説明する説明図である。
【図４】磁気刺激を付与して運動技能を習得する手法について説明する説明図である。
【図５】磁気刺激を付与しないで運動技能を習得する手法について説明する説明図である。
【図６】運動テストの結果を示すグラフである。
【図７】右手及び左手の運動テストの比較結果を示すグラフである。
【図８】複数の人の平均上達率を示すグラフである。
【図９】磁気刺激を付与しながら運動技能を習得する手法について説明する説明図である。
【図１０】運動領野及び感覚領野を刺激した場合の運動テストの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１ 運動技能評価装置
１０ パルス磁場発生装置
１１ 制御部
１３ 入出力ＩＦ
１４ 操作部
１５ 表示部
１６ パルス発生部
２０ データ処理装置
２１ ＣＰＵ
２３ ＲＯＭ
２４ ＲＡＭ
２５ 入出力ＩＦ
２６ キーボード
２７ モニタ
２８ ＨＤＤ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の運動技能を向上させる運動技能向上方法及び人の運動技能を評価する運動技能評価装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体に電気刺激を与えて運動機能の回復や改善を行う手法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このような手法では、経皮的埋め込み電極方式が採用され、脳卒中、脊髄損傷等により麻痺した手足の神経、筋に対し、生体内に埋め込んだ複数個の電極を通して電気刺激を与えることによって、麻痺した手足の生体機能を回復させるものである。
【０００３】
しかしながら、電気刺激により生体機能を回復させる手法では、高電圧の電流を用いて皮膚上から刺激を付与するため、皮膚の知覚線維が刺激され、強い痛みを伴うことが欠点となっていた。また、刺激範囲が広範となるため、特定の対象部位にのみ刺激を与えることは困難であり、予期せぬ副作用が発生する虞があるという問題点を有している。
【０００４】
そこで、近年では、コイルを用いて時間的に変化する磁界を生体に与え、生体に誘起される電界により脳や神経を刺激する方法による診断及び治療が実施されている（例えば、非特許文献２参照）。
【非特許文献１】Friedhelm Hummel（フリードヘルム フンメル）他、Brain（ブレイン）、２００５年、１２８巻、Ｐ４９０−４９９
【非特許文献２】Martin Tegenthoff（マーティン テゲンソフ）他、PLOS BIOLOGY（ピーエルオーエス バイオロジー）、第３巻、Ｐ２０３１−２０４０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
磁気刺激を用いる手法では、非侵襲的かつ局所的な刺激を簡易な手法で与えることができるという利点を有しているが、従来の方法では、運動機能の向上が認められるのに長時間（およそ１時間から数十日）にわたる多量の刺激（例えば、数千回以上）が必要となり、短時間での効果が期待される医療現場などでの応用には不適切であるという問題点を有していた。
【０００６】
また、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針が得られる評価装置の開発が求められていた。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、対象者が運動技能を習得するための動作を実行する前に所定時間だけ刺激を付与し、前記対象者が動作を実行した際に刺激の付与を停止させる構成とすることにより、短時間かつ少量の刺激により人の運動機能を向上させることができる運動技能向上方法を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行した場合に刺激を付与し、刺激を付与してから所定時間経過後に刺激の付与を停止させる構成とすることにより、短時間かつ少量の刺激により人の運動機能を向上させることができる運動技能向上方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、対象者の脳に非侵襲的な刺激を所定の手法で付与し、前記手法にて刺激を付与した後、運動技能の習得度を算出する構成とすることにより、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針を与えることができる運動技能評価装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る運動技能向上方法は、対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行する前に所定時間だけ前記刺激を付与する第１のステップと、前記対象者が前記動作を実行した際に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
第１発明にあっては、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって、刺激の付与が短時間かつ少量であっても、運動技能が顕著に向上する。
【００１２】
第２発明に係る運動技能向上方法は、対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行した場合に前記刺激を付与する第１のステップと、前記刺激を付与してから所定時間経過後に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
第２発明にあっては、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって、刺激の付与が短時間かつ少量であっても、運動技能が顕著に向上する。
【００１４】
第３発明に係る運動技能向上方法は、第１発明又は第２発明に記載の運動技能向上方法において、前記第１及び第２のステップを繰り返した後、前記運動技能の習得度を算出する第３のステップを更に有することを特徴とする。
【００１５】
第３発明にあっては、所定の手法により運動技能を向上させた後、運動技能の習得度を算出するため、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針が得られる。
【００１６】
第４発明に係る運動技能向上方法は、第１発明乃至第３発明の何れか１つに記載の運動技能向上方法において、前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする。
【００１７】
第４発明にあっては、付与する刺激は運動閾値の７０％以下の強度の磁気刺激であり、微弱な刺激であっても実際の運動と効率的に組み合わせることによって、運動技能の向上が望める。
【００１８】
第５発明に係る運動技能評価装置は、対象者の運動技能を評価する運動技能評価装置において、前記対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与する刺激付与手段と、前記刺激を所定の手法で付与すべく前記刺激付与手段を制御する手段と、前記手法にて刺激を付与した後、前記運動技能の習得度を算出する手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
第５発明にあっては、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって運動技能を向上させ、その習得度を算出する。したがって、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針が得られる。
【００２０】
第６発明に係る運動技能評価装置は、第５発明に記載の運動技能評価装置において、前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする。
【００２１】
第６発明にあっては、付与する刺激は運動閾値の７０％以下の強度の磁気刺激であり、微弱な刺激であっても実際の運動と効率的に組み合わせることによって、運動技能の向上が望める。
【発明の効果】
【００２２】
第１発明及び第２発明による場合は、非侵襲的な刺激を付与する手法と実際の運動とを効率良く組み合わせることによって、刺激の付与が短時間かつ少量であっても、運動技能を顕著に向上させることができる。
【００２３】
第３発明及び第５発明による場合は、所定の手法により運動技能を向上させた後、運動技能の習得度を算出するため、治療、リハビリ等を行うことによって運動技能が向上するか否かの明確な指針を得ることができる。
【００２４】
第４発明及び第６発明による場合は、付与する刺激は運動閾値の７０％以下の強度の磁気刺激である。したがって、微弱な刺激であっても実際の運動と効率的に組み合わせることによって、運動技能の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は本実施の形態に係る運動技能評価装置の全体構成を示す模式図である。図中１は人の運動技能を評価する運動技能評価装置である。この運動技能評価装置１は、評価対象の人間（以下、対象者という）の脳に対し非侵襲的な刺激としてパルス磁場を与えるパルス磁場発生装置１０と、運動技能の習得度について評価を行うデータ処理装置２０とを備えている。
【００２６】
パルス磁場発生装置１０には、磁場を発生させるためのコイル１８が接続される。このコイル１８は所謂８の字コイルであり、直径が７０ｍｍ程度の２つの円形コイルを樹脂などの絶縁物内に同一平面上で８の字型に並列させたものである。パルス磁場発生装置１０は、これらの２つの円形コイルに逆向きにパルス電流を流すことにより、局所的な磁場を発生させることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、８の字コイルを用いることとしたが、単一の円形コイル、２つの円形コイルをおよそ９５度の角度で並列させたダブルコーンコイル等を用いる構成であってもよい。
【００２８】
パルス磁場発生装置１０の使用に際しては、コイル１８を対象者の頭部の予め定めた対象部位に接触させ、適宜の大きさのパルス電流をコイル１８に流す。このときコイル１８からパルス磁場が発生し、このパルス磁場によって生体組織に電場が誘導される。誘導電場は生体内に渦電流を誘起し、神経膜に脱分極を生じさせ、活動電位を発生させる。すなわち、磁場自体は生体組織を直接刺激するものではなく、誘導電場による渦電流が生体組織を刺激することになる。
【００２９】
図２はパルス磁場発生装置１０及びデータ処理装置２０の内部構成を説明するブロック図である。パルス磁場発生装置１０は、制御部１１を備え、この制御部１１には、入出力ＩＦ１３、操作部１４、表示部１５、及びパルス発生部１６等のハードウェアがバス１２を介して接続されている。
【００３０】
制御部１１はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＲＯＭに予め格納している制御プログラムをＲＡＭ上にロードすることにより、前述したハードウェア各部の制御を行う。入出力ＩＦ１３は、各種データの入出力を行うインタフェースである。操作部１４は、各種のスイッチを備えており、発生させる磁場の大きさ、発生周期、繰り返し数等を設定できるようにしている。また、表示部１５は、例えば、ＬＥＤディスプレイであり、操作部１４を通じて設定された設定値等を表示できるようにしている。
【００３１】
パルス発生部１６は、コイル１８に対してパルス電流を流すタイミングについての制御を行う。具体的には、パルス電流を流すタイミングを予め設定しておき、設定されたタイミングに従ってパルス電流を流すように制御する。タイミングの設定は、予め制御部１１内のＲＯＭに格納しておく構成であってもよく、操作部１４を通じて事前に受付ける構成であってもよい。また、データ処理装置２０にて設定し、設定した情報を入出力ＩＦ１３を通じて取得する構成であってもよい。
【００３２】
データ処理装置２０は、具体的にはパーソナルコンピュータである。データ処理装置２０は、ＣＰＵ２１を備え、このＣＰＵ２１には、ＲＯＭ２３、ＲＡＭ２４、入出力ＩＦ２５、キーボード２６、モニタ２７、及びＨＤＤ２８等のハードウェアがバス２２を介して互いに接続されている。
【００３３】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２３に予め格納された各種制御プログラムをＲＡＭ２４上にロードして実行することにより、前述したハードウェア各部の制御を行う。入出力ＩＦ２５は、パルス磁場発生装置１０の入出力ＩＦ１３に接続されており、パルス磁場発生装置１０から出力される情報を取得する。キーボード２６は、データの入力、データ処理に係る操作等を受付ける。モニタ２７は、例えば液晶ディスプレイであり、入力されたデータ、データ処理の結果を表示する。ＨＤＤ２８は、磁気記録媒体を有する記憶装置であり、入力されたデータ、データ処理の結果等を表示する。
【００３４】
以下では、極めて微弱な高頻度磁気刺激を感覚−運動領野などに与える方法と実際の運動（すなわち、運動技能を習得するための動作）とを組み合わせることによって、従来よりも短時間かつ少量の刺激によって対象者の運動技能を効率的に向上させることができる方法を提案し、このようにして向上させた運動技能について評価する装置について説明する。
【００３５】
図３は運動技能を習得するための動作の一例を説明する説明図である。本実施の形態では、手の平の上で２つのボール１０１，１０２を転がす運動技能を例にとり、この運動技能を向上させる方法について説明する。ボール１０１，１０２は、図３（ａ）に示したように手の平の上に２つ乗せることができるものが望ましく、直径３ｃｍ〜４ｃｍ程度、適宜の重さを有する球状のものが使用される。また、ボールの動きを容易に視認できるように、互いに異なる色の塗装を施していることが望ましい。
【００３６】
この運動技能を習得するための動作は、図３（ｂ）に示したように、右の手の平に２つのボール１０１，１０２を乗せている場合には時計回り（左の手の平に乗せている場合には反時計回り）におよそ水平面内で転がし、一方のボール１０１の位置と他方のボール１０２の位置とを交換するというものである。単位時間（例えば１０秒）あたりにボール１０１，１０２の位置を交換した回数をこの運動技能の習得度として算出することができる。
【００３７】
図４は磁気刺激を付与して運動技能を習得する手法、図５は磁気刺激を付与しないで運動技能を習得する手法について説明する説明図である。本実施の形態では、所定回数の運動技能の訓練および習得度に関するテスト（以下、運動テストという）を１セットとし、間に６０秒の休憩を挟みながら４セット行う。１つのセットの中で運動技能の訓練を３回行う。各訓練は５秒間だけ行い、その間、対象者は、２つのボール１０１，１０２をできるだけ多く回転させるように努める。
なお、本実施の形態では、１セットあたりの訓練の回数を３回、各訓練を５秒としたが、１セットあたりの訓練の回数を４〜６回、１回あたりの訓練時間を５〜１０秒としてもよい。
【００３８】
磁気刺激を付与する場合には、各訓練の前に２秒間だけ経頭蓋磁気刺激（TMS : Transcranial magnetic stimulation、以下単に磁気刺激という）を付与する。より具体的には、上肢運動に関係する運動関連領野（例えば１次運動野）に対して磁気刺激を付与するために、前述のコイル１８を対象者の頭部の対象部位に接触させた状態でパルス磁場発生装置１０からコイル１８へパルス電流を流す。磁気刺激を付与する頻度は２０Ｈｚ程度であることが望ましく、また、その強度は運動閾値の７０％以下であることが望ましい。ここで、運動閾値とは、特定の刺激部位を刺激し、５０％以上の確率で５０μＶのＭＥＰ振幅（MEP : Motor Evoked Potential）を対象四肢の筋肉で誘発できる最低の刺激強度をいう。なお、国際安全基準は、磁気刺激を付与する頻度が２０Ｈｚである場合、１回の刺激が２秒を超えないことを安全基準として規定しているが、本発明では当該国際安全基準を満たした手法で磁気刺激の付与を行っている。
【００３９】
磁気刺激を付与する間隔（ISI : inter stimulus interval, 刺激間時間間隔）は９秒間とる。３回の運動技能の訓練の後、１２０秒間の休憩をとり、運動テストを行う。運動テストは、図３（ｂ）を用いて説明した動作を１０秒間行う。この動作の実行回数がこのセットにおける習得度として算出される。
【００４０】
磁気刺激を付与しない場合の訓練手法については、磁気刺激を付与する場合と全く同様であり、対象者の脳の対象部位に対して磁気刺激を付与する代わりに、コイル１８を対象者の頭部から１０〜１５ｃｍ程度離して空気中に磁場を放射する。３回の運動技能の訓練の後、１２０秒間の休憩をとり、前述と同様の運動テストを行う。
【００４１】
図６は運動テストの結果を示すグラフである。図６（ａ）はある対象者に磁気刺激を付与した場合、及び磁気刺激を付与しない場合の運動テストの結果を示し、図６（ｂ）は別の対象者の運動テストの結果を示している。各グラフの横軸は運動テストの試行回数をとり、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。グラフ中「●」で示したシンボルは、磁気刺激を付与しない場合の運動テストの結果を示し、「○」で示したシンボルは、磁気刺激を付与した場合の運動テストを示している。なお、それぞれの運動テストは４日程度の間隔を空けて行った。運動テストは右手について行い、前述した４セットからなるセッションを１２０秒間の休憩を挟みながら３回繰り返した。その結果、磁気刺激を付与しない場合には両者共運動技能の向上が見られないが、磁気刺激を付与した場合には２つ目のセッションの後半から統計的に有意な差が認められるようになった。すなわち、図４で示した方法で１５分〜３０分程度の磁気刺激を付与することにより運動技能が向上することが分かった。このとき付与した磁気刺激は４８０パルス程度であり、従来より少量の刺激付与により人の運動技能を向上させることができることが分かった。
【００４２】
次に、右手による運動テストと左手による運動テストとの比較を行う。図７は右手及び左手の運動テストの比較結果を示すグラフである。図７（ａ）に示したグラフの横軸は運動テストの試行回数、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。グラフ中「●」で示したシンボルは、右手による運動テストの結果を示し、「○」で示したシンボルは、左手による運動テストの結果を示している。試行回数が１回〜４回は、何れも準備段階での運動テストの結果を示している。この結果から、左手による運動技能は右手による運動技能ほど習熟していないことが分かる。準備段階に続いて図５で説明した訓練及び運動テスト、図４で説明した訓練及び運動テストを交互に繰り返した。その結果、最初からある程度習熟していた右手による運動技能は、磁気刺激による技能向上が顕著に見られないが、習熟していない左手による運動技能は、磁気刺激によって技能向上が見られることが分かった。
【００４３】
各セッションでの実行回数を準備段階での平均回数により除算して上達率を算出した結果、図７（ｂ）のグラフで示した結果が得られた。このグラフの横軸は運動テストの試行回数、縦軸は前述のようにして求めた上達率をとっている。また、グラフ中「●」で示したシンボルは、右手による運動テストの結果を示し、「○」で示したシンボルは、左手による運動テストの結果を示している。左手による運動テストの結果から、運動技能学習における一時的停滞（学習の頭打ち）を簡単に克服することができ、かつ刺激後には変動幅が少ない運動技能の遂行が可能になる。また、既に十分に学習が完了している運動技能ではこの刺激による向上効果が顕著に見られないため、運動技能の学習過程の評価にも応用可能であることが分かった。
【００４４】
図８は複数の人の平均上達率を示すグラフである。横軸には運動テストの試行回数、縦軸には平均上達率をとっている。また、グラフ中「●」で示したシンボルは、最初から熟練している人達の上達率の平均値、「○」で示したシンボルは、熟練していない人達の上達率の平均値を示しており、いずれも磁気刺激を付与して訓練を行ったものである。このグラフからも、既に十分に学習が完了している場合には運動技能の向上が顕著ではないが、学習の頭打ちが生じている場合には磁気刺激を付与することにより、運動技能の向上が有意に認められることが分かった。
【００４５】
このように本発明では、学習の頭打ちが生じている場合には磁気刺激を付与することによって運動技能を向上させることができる。また、既に十分に学習が完了している場合には運動技能の向上が顕著でないため、学習過程の評価にも応用することができ、例えば、スポーツ選手など効率的に身体運動を獲得したり、精度の高い運動制御が要求される局面での応用が期待できる。更に、脳卒中、脳梗塞などにより脳障害が生じた場合、又は加齢により運動機能が著しく低下した場合等においてはリハビリが欠かせないのが現状であるが、本発明は運動機能改善における効率的なリハビリトレーニング法の重要な指針となり得る。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態１では、運動技能を習得するための動作を実行する前に経頭蓋磁気刺激（ＴＭＳ）を付与する構成としたが、前記動作の実行中に磁気刺激を付与する構成であってもよい。本実施の形態では、磁気刺激を付与しながら運動技能を習得する手法について説明する。
【００４７】
図９は磁気刺激を付与しながら運動技能を習得する手法について説明する説明図である。実施の形態１と同様に、所定回数の運動技能の訓練および運動テストを１セットとし、間に６０秒の休憩を挟みながら４セット行う。１つのセットの中で運動技能の訓練を３回行う。各訓練は５秒間だけ行い、その間、対象者は、２つのボール１０１，１０２をできるだけ多く回転させるように努める。
なお、本実施の形態では、１セットあたりの訓練の回数を３回、各訓練を５秒としたが、１セットあたりの訓練の回数を４〜６回、１回あたりの訓練時間を５〜１０秒としてもよい。
【００４８】
各訓練の開始と同時的に磁気刺激を付与する。すなわち、コイル１８を対象者の頭部の対象部位に接触させた状態に保ち、対象者が運動技能を習得する動作を開始したのと同時的にパルス磁場発生装置１０からコイル１８へパルス電流を流す。なお、磁気刺激を付与する頻度は２０Ｈｚ程度であることが望ましく、また、その強度は運動閾値の７０％以下であることが望ましい。
【００４９】
磁気刺激を付与する間隔（ISI : inter stimulus interval, 刺激間時間間隔）は９秒間とる。３回の運動技能の訓練の後、６０秒間の休憩をとり、運動テストを行う。運動テストは、図３（ｂ）を用いて説明した動作を１０秒間行う。この動作の実行回数がこのセットにおける習得度として算出される。
【００５０】
このようにして訓練を行った結果、実施の形態１と同様に１５分〜３０分程度の磁気刺激を付与することで対象者の運動技能が向上することが分かった。このとき付与した磁気刺激は４８０パルス程度であり、従来より少量の刺激付与により人の運動技能を向上させることができることが分かった。
【００５１】
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、コイル１８を人の頭部の対象部位に接触させて磁場を発生させることにより運動領野を刺激する構成としたが、運動領野以外の部位を刺激することによっても運動技能を向上させることが可能である。本実施の形態では、感覚領野に対して磁気刺激を付与した場合の運動テストの結果について説明する。
【００５２】
図１０は運動領野及び感覚領野を刺激した場合の運動テストの結果を示すグラフである。図１０（ａ）に示したグラフは運動領野を刺激した場合の運動テストの結果であり、横軸は運動テストの試行回数、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。試行回数が１回〜９回は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った場合、試行回数が１０回〜２１回は磁気刺激を付与して運動技能の訓練を行った後に運動テストを行った場合の結果を示している。運動技能の訓練手法としては図４で説明した手法を用いた。また、試行回数が２２回以降は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った結果を示している。
【００５３】
実施の形態１で説明した結果と同様に、運動領野に磁気刺激を与えて訓練を行った場合、運動技能が顕著に向上していることが分かる。このとき、習得度の上昇率を表す回帰直線の傾きは０．１３、テスト結果のばらつきを示す標準偏差は１．７１であった。
【００５４】
一方、１０（ｂ）に示したグラフは感覚領野を刺激した場合の運動テストの結果である。横軸は運動テストの試行回数、縦軸はボール１０１，１０２の位置を交換した回数をとっている。試行回数が１回〜９回は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った場合、試行回数が１０回〜２１回は磁気刺激を付与して運動技能の訓練を行った後に運動テストを行った場合の結果を示している。運動技能の訓練手法としては図４で説明した手法を用いた。また、試行回数が２２回以降は磁気刺激を付与しないで運動テストを行った結果を示している。
【００５５】
運動領野と感覚領野とは６ｃｍ程度離れているため、前述したようなコイル１８を用いて局所的な磁場を発生させることにより、感覚領野にのみ刺激を与える事が可能である。図１０（ｂ）に示したグラフから、感覚領野に刺激を与えて訓練を行った場合でも運動技能が向上することが分かる。これは、感覚領野に刺激を与えることで手の感覚が研ぎ澄まされ、ボール１０１，１０２のコントロールを正確に行えるようになった結果、運動技能が向上したものと考えられる。
【００５６】
また、上述と同様に回帰直線の傾き及びテスト結果の傾きを求めた場合、それぞれ０．０４及び０．６７となり、運動領野に磁気刺激を与えて訓練を行った場合と比較して何れも小さくなることが分かった。すなわち、感覚領野に磁気刺激を与えて訓練を行った場合、比較的ゆっくりとではあるが確実に運動技能を向上させることできることが分かった。
【００５７】
このように、運動領野と異なる部位（感覚領野）を刺激した場合であっても運動技能の向上が見られることから、例えば、前頭葉、前頭連合野などの脳の他の部位に対して磁気刺激を与えることにより、運動技能向上の可能性があるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施の形態に係る運動技能評価装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】パルス磁場発生装置及びデータ処理装置の内部構成を説明するブロック図である。
【図３】運動技能を習得するための動作の一例を説明する説明図である。
【図４】磁気刺激を付与して運動技能を習得する手法について説明する説明図である。
【図５】磁気刺激を付与しないで運動技能を習得する手法について説明する説明図である。
【図６】運動テストの結果を示すグラフである。
【図７】右手及び左手の運動テストの比較結果を示すグラフである。
【図８】複数の人の平均上達率を示すグラフである。
【図９】磁気刺激を付与しながら運動技能を習得する手法について説明する説明図である。
【図１０】運動領野及び感覚領野を刺激した場合の運動テストの結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
１ 運動技能評価装置
１０ パルス磁場発生装置
１１ 制御部
１３ 入出力ＩＦ
１４ 操作部
１５ 表示部
１６ パルス発生部
２０ データ処理装置
２１ ＣＰＵ
２３ ＲＯＭ
２４ ＲＡＭ
２５ 入出力ＩＦ
２６ キーボード
２７ モニタ
２８ ＨＤＤ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、
前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行する前に所定時間だけ前記刺激を付与する第１のステップと、前記対象者が前記動作を実行した際に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする運動技能向上方法。
【請求項２】
対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、
前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行した場合に前記刺激を付与する第１のステップと、前記刺激を付与してから所定時間経過後に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする運動技能向上方法。
【請求項３】
前記第１及び第２のステップを繰り返した後、前記運動技能の習得度を算出する第３のステップを更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運動技能向上方法。
【請求項４】
前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の運動技能向上方法。
【請求項５】
対象者の運動技能を評価する運動技能評価装置において、
前記対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与する刺激付与手段と、前記刺激を所定の手法で付与すべく前記刺激付与手段を制御する手段と、前記手法にて刺激を付与した後、前記運動技能の習得度を算出する手段とを備えることを特徴とする運動技能評価装置。
【請求項６】
前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする請求項５に記載の運動技能評価装置。
【請求項１】
対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、
前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行する前に所定時間だけ前記刺激を付与する第１のステップと、前記対象者が前記動作を実行した際に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする運動技能向上方法。
【請求項２】
対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与することにより、前記対象者の所定の運動技能を向上させる方法において、
前記対象者が前記運動技能を習得するための動作を実行した場合に前記刺激を付与する第１のステップと、前記刺激を付与してから所定時間経過後に前記刺激の付与を停止させる第２のステップとを有することを特徴とする運動技能向上方法。
【請求項３】
前記第１及び第２のステップを繰り返した後、前記運動技能の習得度を算出する第３のステップを更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の運動技能向上方法。
【請求項４】
前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の運動技能向上方法。
【請求項５】
対象者の運動技能を評価する運動技能評価装置において、
前記対象者の脳に非侵襲的な刺激を付与する刺激付与手段と、前記刺激を所定の手法で付与すべく前記刺激付与手段を制御する手段と、前記手法にて刺激を付与した後、前記運動技能の習得度を算出する手段とを備えることを特徴とする運動技能評価装置。
【請求項６】
前記刺激は磁気刺激であり、運動閾値の７０％以下の強度で刺激を付与することを特徴とする請求項５に記載の運動技能評価装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−７９７１２（Ｐ２００８−７９７１２Ａ）
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６１０６２（Ｐ２００６−２６１０６２）
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２６日（２００６．９．２６）
【出願人】（３０１０２２４７１）独立行政法人情報通信研究機構 (1,071)
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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