Oxygenation Changes in Sensory Motor Cortex during Simple and Complex Movements : A Near-Infrared Spectroscopy Study

本研究の目的は,手指の複雑動作と単純動作遂行時における脳血流量変化と運動学習による脳血流量変化を近赤外分光法(near infrared spectroscopy, NTRS)を用いて検討することである。課題動作は,複雑動作としてピンポン球とゴルフボールをそれぞれ2個ずつ,手掌で反時計回りに回転させる動作とし,単純動作は,ゴムボールを繰り返し握る動作とした。その結果,単純動作に比べ複雑動作遂行時には,筋活動が同程度であっても大脳感覚運動領野の脳血流量が有意に増加することが示された(p<0.01)。また,6日間の複雑動作課題練習後では動作遂行速度が速くなるため,同一回転数での動作遂行時には,筋活動量および大脳運動感覚領野の脳血流量が減少することが示された。これらのことから,複雑動作遂行時には,脳血流量が増加していることが明らかになった。また,NIRSを用いて運動学習および運動制御機構における大脳皮質活動状態を検討することが可能であることが示唆された。The purpose of the present study was to investigate the regional cerebral blood flow (rCBF) changes, using near infrared spectroscopy (NIRS), in response to two-ball-rotation tasks. Effects of motor learning were also investigated after 6 days training tasks. Subjects were requested to rotate 2 balls with the fingers in an anticlockwise direction using the right hand. In the simple task a rubber ball and for the complex task, table-tennis and golf ball were used. The EMG results indicated no significant underactivity among the tasks; however the rCBF activity in primary sensorimotor cortex at a complex task was much higher than at a simple task (p < 0.01). The effect of motor learning after 6 days training showed that with improvement of subjects' performance, the rCBF activity in sensory motor cortex decreased. These results demonstrated that EMG activity under the tasks showed similar activation pattern and the rate of rCBF was much higher in complex task than in simple task. In addition, NIRS is a useful ystem to investigate motor learning process, moreover can monitor the motor cortex oxygenation changes