＜抄録＞

　脳卒中後の対象者は世界中で多く存在し、上肢の運動障害は重要であるとされます。そのため、脳卒中後の対象者の大脳皮質のネットワークを調査することが、リハビリテーションの基盤を明らかにする手段とされます。近年の技術進化により、脳活動を可視化する機器も進化しており、脳卒中後の回復に関する研究が増えています。しかし、脳卒中発症からの日数によるネットワークの変化を考慮せず比較する研究も多いため、特に亜急性期の変化を把握する必要があります。亜急性期と慢性期患者の大脳皮質内のネットワークの変化を知ることで、適切なリハビリテーションプログラムの開発や予後予測に役立つ重要な知識とされています。第一回は大脳皮質におけるネットワークを知る背景や課題について解説する。

1. 亜急性期と急性期の大脳皮質におけるネットワークの特徴の違いに関する背景

　脳卒中後の対象者は世界中でも多く存在し、身体障害の原因としては世界第3位の疾患であると考えられている。脳卒中を呈した対象者が呈する障害の中でも上肢の運動障害は重要であると考えられており[1]、脳機能の変化と密接に関連していると言われている[2]。したがって、脳卒中を発症した対象者の大脳皮質におけるネットワークの特徴を調査することは、脳卒中後の上肢運動障害の回復やリハビリテーションにおける回復の基盤となるメカニズムを明らかにするための一つの方法であると考えられている。

　近年、大脳の活動やネットワークを可視化するために、多くの機器が発達している。例えば、機能的磁気共鳴画像法（fMRI）、脳波法（EEG）、機能的近赤外分光法（fNIRS）等を用いて、脳卒中後の上肢の運動障害の回復に影響を与えるネットワークを解明するために、脳卒中を呈した対象者や健常者の安静時または活動実施時の機能的ネットワークの特徴を調べた研究も増えている[3-6]。

　ただし、過去の研究においては、脳卒中を呈した対象者の病期を配慮せず、健常人と脳卒中を呈した対象者の大脳皮質内のネットワークを比較した研究も少なくない。しかしながら、脳卒中を呈した後、特に自然回復の段階にある対象者は、それらのネットワークが刻一刻と変化する可能性が考えられており、それらに配慮せず実施された研究には、問題が潜んでいるのではないかといった疑義があるのも事実である。こういった背景から、Colomboらは、健常人と脳卒中を呈した対象者の大脳皮質のネットワークを比較するにしても、脳卒中発症からの日数によって、分割して分析することが望ましいと報告している[7]。特に、脳卒中発症から6ヶ月の間の亜急性期と言われる時期においては自然回復の程度は非常に大きいと多くの医療従事者が理解するところである[8-11]。実際、Stroke Recovery and Rehabilitation Roundtableのコンセンサス・ステートメントでも、脳卒中のタイムラインに応じて、回復のメカニズムが異なる可能性があるため、脳卒中後の経過と発症からの時間を鑑みつつ、個別のリハビリテーションプログラムを開発することの必要性が述べられている「12」。したがって、亜急性期と慢性期患者の上肢運動障害の回復に関わる大脳皮質内のネットワークがどのように変化するかに関して、療法士が知っておくことで、病期に応じたリハビリテーションプログラムの考案や予後予測にする振る舞いに良影響を与えるため、非常に重要な知識であると近年では考えられている。

まとめ

　本コラムでは、大脳ネットワークが病期によって変化することを示唆した。次回のコラムでは、過去の研究において、大脳ネットワークがどういった役割を果たしているかについて、解説を行う。

参照文献

1. Winstein, CJ, Stein, J, Arena, R, Bates, B, Cherney, LR, Cramer, SC, et al. Guidelines for adult stroke rehabilitation and recovery. Stroke. (2016) 47:98.

2. Milani, G, Antonioni, A, Baroni, A, Malerba, P, and Straudi, S. Relation between eeg measures and upper limb motor recovery in stroke patients: a scoping review. Brain Topogr. (2022) 35:651–66.

3. Hordacre, B, Goldsworthy, MR, Welsby, E, Graetz, L, Ballinger, S, and Hillier, S. Resting state functional connectivity is associated with motor pathway integrity and upper-limb behavior in chronic stroke. Neurorehabil Neural Repair. (2020) 34:547–57.

4. Li, W, Li, C, Xiang, Y, Ji, L, Hu, H, and Liu, Y. Study of the activation in sensorimotor cortex and topological properties of functional brain network following focal vibration on healthy subjects and subacute stroke patients: an eeg study. Brain Res. (2019) 1722:146338.

5. Limin, S, Yi, W, Dazhi, Y, Mingxia, F, Lili, Z, and Yongshan, H. Magnetic resonance imaging of active, passive and imaginary movement. Chin J Phys Med Rehabil. (2016) 38:126–31.

6. Xia, W, Dai, R, Xu, X, Huai, B, Bai, Z, Zhang, J, et al. Cortical mapping of active and passive upper limb training in stroke patients and healthy people: a functional near-infrared spectroscopy study. Brain Res. (1788) 2022:147935

7. Colombo, R, Sterpi, I, Mazzone, A, Delconte, C, and Pisano, F. Robot-aided neurorehabilitation in sub-acute and chronic stroke: does spontaneous recovery have a limited impact on outcome? NeuroRehabilitation. (2013) 33:621–9

8. Dromerick, AW, Geed, S, Barth, J, Brady, K, Giannetti, ML, Mitchell, A, et al. Critical period after stroke study (cpass): a phase ii clinical trial testing an optimal time for motor recovery after stroke in humans. Proc Natl Acad Sci. (2021) 118:676118.

9. Gao, Z, Pang, Z, Chen, Y, Lei, G, Zhu, S, Li, G, et al. Restoring after central nervous system injuries: neural mechanisms and translational applications of motor recovery. Neurosci Bull. (2022) 38:1569–87

10. Micera, S, Caleo, M, Chisari, C, Hummel, FC, and Pedrocchi, A. Advanced neurotechnologies for the restoration of motor function. Neuron. (2020) 105:604–20

11. Thrane, G, Alt Murphy, M, and Sunnerhagen, KS. Recovery of kinematic arm function in well-performing people with subacute stroke: a longitudinal cohort study. J Neuroeng Rehabil. (2018) 15:67 

12. Bernhardt, J, Hayward, KS, Kwakkel, G, Ward, NS, Wolf, SL, Borschmann, K, et al. Agreed definitions and a shared vision for new standards in stroke recovery research: the stroke recovery and rehabilitation roundtable taskforce. Int J Stroke. (2017) 12:444–50.