運動発達障害／遅滞の機序に対する構成論的解明：シミュレーションと神経生理学の融合

• Project/Area Number: 15J03958
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Special needs education
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 金沢 星慶 東京大学, 情報理工学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 発達 / 構成論 / 新生児 / 乳児 / 運動発達 / シミュレーション / 筋骨格 / 神経発達 / 発達科学 / 早産児 / 運動制御

Outline of Annual Research Achievements

運動発達障害/遅滞は多要因から影響を受けると同時に，各要因が相互に代償し合う複合的病態と言える．しかし，従来の研究方法では，このような複合的病態は解明困難なため，新たな研究方法を開発スべく「構成論的手法と神経生理学の融合」に着目して研究を進めた．
今年度は，昨年度までに行っていた新生児・乳児の運動データの計測および解析を進めるとともに，計測データのシミュレーションへの導入を進め，構成論的発達科学の完成を目指した．具体的には新生児・乳児の筋骨格モデルの構築・改善に加え，精密な運動計測結果から筋張力および固有感覚入力を推定し，新生児から乳児の運動時の運動感覚ネットワークの定量化・可視化に成功した．また，大量データ収集を目的とする新生児・乳児運動の簡易計測手法の開発を目指し，シミュレーションを利用した画像生成と実データ（RGB・深度データ）を組み合わせたGenerative Adversarial Networksによる学習モデルも構築した．
また，計測データの解析や計測手法の開発を進めると同時に，シミュレーションによる発達モデルの構築による発達メカニズムの追求も進めた．順モデルを学習する際の予測誤差を利用した内発的動機付けモデルにより探索行動を加速し，より広い空間での順モデル獲得および協調運動の発現という感覚運動発達の一側面を示した. また，Echo state networkを用いたPredictive Codingが運動主体感の獲得モデルとして有用であることも示した．

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Modulation of EMG-EMG Coherence in a Choice Stepping Task (2018)
  • Author(s): Nojima Ippei、Watanabe Tatsunori、Saito Kotaro、Tanabe Shigeo、Kanazawa Hoshinori
  • Journal Title: Frontiers in Human Neuroscience Volume: 12 Pages: 111-111
  • DOI: 10.3389/fnhum.2018.00050
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Validity of spectral analysis based on heart rate variability from 1-minute or less ECG recordings (2017)
  • Author(s): Takahashi Naomi、Kuriyama Akira、Kanazawa Hoshinori、Takahashi Yoshimitsu、Nakayama Takeo
  • Journal Title: Pacing and clinical electrophysiology Volume: 40 Issue: 9 Pages: 1004-1009
  • DOI: 10.1111/pace.13138
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 構成論的発達科学 (2017)
  • Author(s): 國吉 康夫，長井 志江，小西 行郎，明和 政子，熊谷 晋一郎，大村 吉幸，金沢 星慶
  • Journal Title: ベビーサイエンス Volume: 17
• [Journal Article] 運動機能発達の脳・神経科学的メカニズム解明の成果と小児理学療法への応用の手がかり (2017)
  • Author(s): 儀間 裕貴，金沢 星慶
  • Journal Title: 理学療法学 Volume: 34
• [Journal Article] An Embodied Brain Model of the Human Foetus. (2016)
  • Author(s): Yamada Y, Kanazawa H, Iwasaki S, Tsukahara Y, Iwata O, Yamada S, Kuniyoshi Y.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 15;6 Issue: 1 Pages: 27893-27893
  • DOI: 10.1038/srep27893
  • NAID: 120006349332
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Screening for the secondary hyperparathyroidism in preterm infants (2016)
  • Author(s): Y Dowa, M Kawai, H Kanazawa, K Iwanaga, T Matsukura, T Heike
  • Journal Title: Pediatrics International Volume: 58 Issue: 10 Pages: 988-992
  • DOI: 10.1111/ped.12961
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Screening for the secondary hyperparathyroidism in preterm infants (2016)
  • Author(s): Dowa Y, Kawai M, Kanazawa H, Iwanaga K, Matsukura T, Heike T.
  • Journal Title: Pediatrics international Volume: 印刷前
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Appraisal of the First Edition of the Japanese Guidelines for the Physical Therapy Using the AGREE II Instrument (2015)
  • Author(s): 大寺祥佑, 金沢星慶, 金沢奈津子, 木内隆裕, 中山健夫
  • Journal Title: Physical Therapy Japan Volume: 42 Issue: 7 Pages: 596-603
  • DOI: 10.15063/rigaku.11025
  • NAID: 130005114169
  • ISSN: 0289-3770, 2189-602X
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Single Laser to Multiple Optical Fiber Device for Optogenetics-based Epidural Spinal Cord Stimulation (2017)
  • Author(s): Shih-Yin Chang, Kazunori Naganuma, Hoshinori Kanazawa, Kenta Takashima, Kuniaki Konishi, Takao Someya, Masaki Sekino, Yasuo Kuniyoshi, Hiroshi Onodera
  • Organizer: The 8th International IEEE EMBS Conference on Neural Engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Predictive Codingを用いた運動主体感の獲得モデル (2017)
  • Author(s): 森岡 智陽、金沢 星慶、米倉 将吾、藤井 敬子、國吉 康夫
  • Organizer: 第17回日本赤ちゃん学会
• [Presentation] 自発運動の発達的変化に潜む全身運動感覚と神経学的構造の関連性 (2016)
  • Author(s): 金沢 星慶，山田康智，田中一敏，河井昌彦，國吉康夫
  • Organizer: 発達神経科学科会
  • Place of Presentation: 東京都文京区本郷，東京大学本郷キャンパス 武田先端知ビル
  • Year and Date: 2016-11-26
  • Invited
• [Presentation] Information structure of proprioceptive feedback in infantile spontaneous movements (2016)
  • Author(s): H Kanazawa, Y Yamada, K Kuniyoshi
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, America
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Developmental changes in cortical folding patterns affect scalp EEG profiles: A large-scale cortex simulation study (2016)
  • Author(s): K Fujii, H Kanazawa, Y Kuniyoshi
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: San Diego Convention Center, America
  • Year and Date: 2016-11-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 発達初期の運動発達を取り巻く要因について (2016)
  • Author(s): 金沢 星慶
  • Organizer: 赤ちゃん学会若手の会研究合宿
  • Place of Presentation: 滋賀県高島市安曇川町近江白浜，白浜荘
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Presentation] 発達初期の自発運動に伴う全身運動感覚と神経学的構造の関連性について (2016)
  • Author(s): 金沢 星慶，山田康智，田中一敏，河井昌彦，國吉康夫
  • Organizer: Motor Control研究会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市港北区，慶應義塾大学 日吉キャンパス（協生館藤原洋記念ホール）
  • Year and Date: 2016-09-01
• [Presentation] 理学療法診療ガイドラインに関する調査研究 －評価用チェックリストAGREE IIを用いたガイドラインの質の評価－ (2015)
  • Author(s): 木内隆裕, 大寺祥佑, 金沢星慶, 法田奈津子, 中山健夫
  • Organizer: 日本理学療法学術大会
  • Place of Presentation: 東京国際フォーラム、東京都千代田区
  • Year and Date: 2015-06-05
• [Remarks] ISI HP
  • URL: http://www.isi.imi.i.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [Remarks] Kanazawa's HP
  • URL: http://www.isi.imi.i.u-tokyo.ac.jp/~kanazawa/