The 28th Annual Conference of the Japanese Society for Artificial Intelligence, 2014
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脳性麻痺児のためのリ
ムベー
上肢リハビリテーションの提案
認知運動発達支援の観点か のトレーニング効果検証と生体計測の取 組み
A Rehabilitation Framework for Children with Cerebral Palsy by Using Rhythm-Based Tool
- Clues as to the Effect of Their Improvements in Motion and Possible Neurocognitive Measurements
路
健太
*1艾
広燚
*1妻
広明
*1, *2橘
香織
*3Kenta Shoji Guangyi Ai Hiroaki Wagatsuma Kaori Tachibana
*1
九州
業大学大学院生命体
学研究科
Graduate School of Life Science and Systems Engineering, Kyushu Institute of Technology
*2
理
学研究所脳科学総合研究 ンタ
RIKEN BSI
*3
茨城県立
療大学保健
療学部理学療法学科
Department of Physical Therapy, Ibaraki Prefectural University of Health Sciences
We have explored a potential of brain-inspired engineering technologies to apply a neurocognitive rehabilitation method. In considering
of training for children with cerebral palsy (CP), we focused on a contribution of spontaneous generation of internal rhythmic cycle in motion, and attempted to provide clues as to the effect of their improvements with an assistance of external modulation of the rhythm. In the present study, subjects were asked to perform cyclic pushing repeatedly by right and left hands in accordance with a rhythmic flashing in the right and left side differently. Interestingly, subjects with low performance in the beginning tended to improve their performance rapidly, and demonstrated difference of performance rates in right and left sides, which suggests a good clue as to the effect for CP children in the near future.
1.
はじめに
脳性麻痺(Cerebral Palsy ; CP) ， 胎 新生児(生後4
以内) 何 原因 脳 損傷 ，運動機能や姿
勢 異常 生 障 い 総称 あ ．CP 周産期 療
歩 1950 代 1970 代後半 出生1000あ
3 0.75 減少 ，1980 代以降，人口換気
入 出生体重児や早産児 生存率 昇 ，
再 増 傾向 あ [ 田 2013]． CP ショ
ン(以 ， ) ニン 行うこ ，重度 従い，
い発達率 昇さ こ 難 ，粗大運動発
達 防 程度 効果 得 留 傾向 あ
[千田 1991]． ，早期 ニン 望 ， 効
果 高い ，例えば個人 ベ や 長 合わ ニ
ン 行え 変 能 ，あ い 家庭 ニン
対 チベ ション 維持 求 ．
本研究 ，認知運動発達支援 ニン 観点 CP
支援機器(以 ，機器) 開発 行い，脳 塑性
や学習 展 い 学的 立場 視 方法
い 検討 行 い ． 呈示 タン押 機器 肢
伸張 自然 認知運動 ニン 行い，認知 運動
関 性 い 繰 返 動作 タ ン 着
目 分析 ニン 効果検証 目指 ．
2.
運動支援機器
本研究 ，認知運動 着目 練習方法 提案 ．
一 案 ，CP 手 認知運動，特 肢 伸
張運動 着目 練習方法 提案 ．本研究機器 制御
Arduino コン基 用い ．こ タン 押 回数，
強度，音 タ ン プ ン 制御 ，
プ 書 換え こ 様々 ニン 実施 こ
能 ．PC 接続 用い ば，使用者 課題遂行
関連 情報 記録 こ ．こ ， ニン 効
果 視 ，固定さ 機器 ，拡張性 改
善効果 視 重要 役割 果 考え ．
図1．実験環境 設定．各機器 タン b1，b2，b3，b4 ，
2 使用者 視界 入 置 配置 ．
3.
仮説
生物 自 体内時計 持ち，外部環境 調 サ
カ ン (概日周期) 知 ．心臓 拍動 ，
蛍 点滅周期 振動引込 現象 ，人間 含 生物
内在 ，体内機構 影響 え い こ わ ．
一定 周期 維持 安定性 外部刺激 応答性 ，生物
体内 振動引込 力学 重要 要素 あ [郡 2011]．本
研究 ， ベ ， 脳神経系—身体制御
振動引込 自然 力学 ニン 入 こ
連絡 ： 路健太, 九州 業大学大学院生命体 学研究科( 妻
研)，〒808-0196 九州市 −４，093-695-6159， [email protected]
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提案 ．作業仮説 ， ニン 中 あ 適当
外部 供給 こ ，課題達 影響 え こ 考
え [Wagatsuma 2012] [Fukudome 2012]．本研究 ，第
一 感 持 い 達 い課題 設計 ，外部
音源 え 条件 付 ．
4.
方法
肢 伸張運動 タッ ン ( タン押 )課題 健常実
験協力者 4 (全員右利 ) 実施 ．機器 図1 タン
b4→b3→b2→b1 300ms毎 順 ．b1 瞬間 タ
ン (b1 呈示 瞬間前後75ms以内)押 場合
ば失敗 ． 率 ，全30回点灯 対
回数 比率 ． b4~b1 点滅 1周期 ，次 周
期 入 時間 WaitingTime(以 ，WT) ， 右 異
WT 課題実施 ．利 手(Dominant Hand ; DH) 非
利 手(Non-Dominant Hand ; NDH) WT パタ ン
集団 A 集団B 2 別 (表1，2)，実験実施 ．
図2．実験課題番号．実験1～12 い 各30回(両手合わ
60回) タン押 課題 実施．Tempo
ン ，Condition 実験タ 番号A1，A2，B1，B2 示 ．
表1．集団 A WT設定
A1 A2 B1 B2
利 手 300ms 300ms 500ms 300ms※
非利 手 500ms 300ms ※ 300ms 300ms
表2．集団 B WT設定
※ 実験開始直後 300ms WT 設
5.
結果
実験結果 図3，4 示 ．図3 各集団 課題
達 率向 著 い協力者 選 結果 例示 ．
率向 度 実験1 実験 12 率 差分 ，実験協
力者
A
1 利 手 非利 手 40%程度 向 度，
B
1利 手50.0%，非利 手 83.3% 向 度 認 ．
全実験協力者 実験結果 均 標準偏差 図4 示 ．
率向 度 利 手 非利 手大 差 見 ，利 手
32.5%向 ，非利 手 47.5%向 い ． 均値 全
体的 傾向 見 ，やや非利 手 率 高い う 見
え ．こ 結果 妥当性 ，十分 実験協力者数 確保
更 検証 必要 あ ．
6.
考察
利 手 非利 手 ，非利 手 やや 率 高い様子
認 ，実験協力者 差 無い場合 あ ．本
実験 協力者数 少 い ， 能性 議論 留 ，
課題 得意 協力者 い ，点滅 タ ン 合わ
いう本課題 随意性 高い利 手 ， 随意性 含
非利 手 効果 高い ば， ニン 効
果 期待さ ．
興味深いこ ，実験協力者
A
1 う 音源え 実験5 実験8 う 安定的 向 特性 あ ．
協力者 ， 時生体計測 一部 あ 視線追尾解析 い
， 右 別 注意 課題 い 様子 認
，注意喚起や個人 特性 ，外部 音源
効果 変わ こ ，今後 検証 課題 あ ．
参考文献
[ 田 2013] 田正吾: 脳性麻痺 疫学 い 研究動向
～近 Hagberg 調査 い 文献検討～，千葉
大学教育学部研究紀要，61，39-43，2013．
[千田 1991] 千田益生: 脳性麻痺 訓練効果 関 検討，
日本 ション 学会，28，107-114，1991．
[郡 2011] 郡宏: 生物 力学系，共立出版，9-35，2011． [Wagatsuma 2012] H.Wagatsuma, M. Fukudome, K. Tachibana,
K. Sakamoto: Extending the World to Sense and Behave: A Supportive System Focusing on the Body Coordination for Neurocognitive Rehabilitation, Proc. 4th International Conference on Advanced Cognitive Technologies and Applications (COGNITIVE 2012), 171-174, 2012.
[Fukudome 2012] M. Fukudome, Wagatsuma, K. Tachibana, K. Sakamoto: Neurocognitive rehabilitation approach for cerebral palsy syndrome by using the rhythm-based tapping tool to extend fields of perception and motion, Proc. 9th International Conference on Disability, Virtual Reality and Associated Technologies (ICDVRAT 2012), 451-454, 2012.
A1 A2 B1 B2
利 手 500ms 300ms ※ 300ms 300ms
非利 手 300ms 300ms 300ms 300ms※
図3．集団A 集団B 実験協力者
