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Neural mechanism of BMI rehabilitation in monkeys with cerebral infarction

Research Project

Project/Area Number 19K11384
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionKyoto University (2020-2021)
National Center of Neurology and Psychiatry (2019)

Principal Investigator

Tatsuya Umeda  京都大学, 医学研究科, 准教授 (90376723)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Keywordsマーモセット / 皮質脳波 / 上肢運動 / リーチング / 脳梗塞 / ECoG / 末梢感覚神経 / 筋活動
Outline of Research at the Start

脳梗塞のリハビリテーションとして、脳活動から動作の意図を推定し上肢を外的に動かす手法が、従来の手法では難しかった重篤な症状でも回復させ、革新的な手法として大いに期待されている。本研究はこのbrain machine interface(BMI)を活用したリハビリテーション(BMIリハビリ)による機能回復の神経メカニズムを、脳梗塞サルを用いて明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

In order to examine the recovery of upper limb movements in marmosets, it is necessary to conduct appropriate behavioral assessments. Therefore, we developed a reaching task system for BMI rehabilitation and established a training method in which marmosets leave their cages to perform the reaching task in a chair for the behavioral task. As a result, two monkeys were able to perform more than 600 lever pulling movements in 40 minutes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リーチング課題ができるマーモセットのトレーニング手法を開発したことで、上肢運動を制御する神経機構を調べる実験プラットフォームが完成した。この実験プラットフォームを活用した例として、静止時と運動時における感覚応答を記録したところ、一次体性感覚野においてのみ体性感覚情報の調節が行われているというこれまでにない結果を導き出すことができた。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Decoding of muscle activity from the sensorimotor cortex in freely behaving monkeys2019

    • Author(s)
      Umeda Tatsuya、Koizumi Masashi、Katakai Yuko、Saito Ryoichi、Seki Kazuhiko
    • Journal Title

      NeuroImage

      Volume: 197 Pages: 512-526

    • DOI

      10.1016/j.neuroimage.2019.04.045

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The primary motor cortex implements internal models of spinal reflex action during voluntary movement2021

    • Author(s)
      Tatsuya Umeda, Osamu Yokoyama, Michiaki Suzuki, Miki Kaneshige, Tadashi Isa, Yukio Nishimura
    • Organizer
      第44回 日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 中枢・末梢神経系の統合的解析による随意運動制御の神経機構2021

    • Author(s)
      梅田達也, 横山修, 鈴木迪諒, 兼重美希, 伊佐正, 西村幸男
    • Organizer
      第15回 Motor Control研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Decoding muscle activity using electrocorticographic signals in freely behaving marmosets2019

    • Author(s)
      Umeda, T., Koizumi, M., Katakai, Y., Saito, R., Seki, K.
    • Organizer
      29th Annual meeting of Neural Control of Movement
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 自由行動下における皮質脳波から筋活動のデコーディング2019

    • Author(s)
      梅田達也、小泉昌司、片貝祐子、斎藤亮一、関和彦
    • Organizer
      第42回日本神経科学大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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