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Study for long-term memory formation of internal models in motor learning

Research Project

Project/Area Number 19K19936
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 59010:Rehabilitation science-related
Research InstitutionTokyo Metropolitan Institute of Medical Science

Principal Investigator

HONDA Takeru  公益財団法人東京都医学総合研究所, 基盤技術支援センター, 主任研究員 (20761307)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords内部モデル / 長期記憶 / 小脳 / 運動学習 / 順モデル / 逆モデル / 短期記憶
Outline of Research at the Start

プリズム適応課題において学習される短期記憶がどのような条件で長期記憶へ移行するのかについてヒトの行動実験で明らかにし(実験研究)、その結果に基づいて、理論的枠組みを構築し、クリニカルインデックスを開発する(理論研究)。このインデッ クスを使用して小脳に障害のある患者の短期記憶形成機能や長期記憶形成機能について分布を調査し記憶に関する小脳の障害を明らかにする(臨床研究)。以上の融合的 研究により短期記憶の長期記憶への移行のメカニズムを解明することを目的とする。長期的に効果のあるリハビリテーションの開発の基礎的知見になることが期待される。

Outline of Final Research Achievements

It is thought that the cerebellum updates internal models by learning and makes us realize smooth daily exercise. By forming the internal model as a long-term memory, it was suggested that more stable movement was realized. Specifically, in this study, we conducted (1) human behavior experiments applying the prism adaptation task, and found that the internal model that had already been trained did not return to the state of the internal model before training over time, but maintained the learned internal model information. (2) We constructed a theoretical framework and clarified the internal model function of the cerebellum. (3) Based on this theoretical finding, we developed a clinical index and measured the motor learning function of the cerebellum in patients with spinocerebellar degeneration.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

小脳の内部モデル情報は外部情報によって更新されること、そして、外部情報がない状況では時間に伴った変化は観察されなかったという本研究の成果により、小脳は多様な内部モデルを学習する柔軟性を持ち、さらに、学習した内部モデルを維持する頑健性をも持つことが示唆され、小脳の内部モデル機能の理解が進んだ。また、脊髄小脳変性症による小脳への影響によって、軽症時には内部モデルの学習低下が見られる一方で内部モデル情報は維持され、そして、重症時にはその内部モデル情報も失われ始めることから、この知見に基づいたリハビリテーションの開発などの貢献が期待される。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Temporal Relationship between Impairment of Cerebellar Motor Learning and Deterioration of Ataxia in Patients with Cerebellar Degeneration2023

    • Author(s)
      Honda Takeru、Matsumura Ken、Hashimoto Yuji、Yokota Takanori、Mizusawa Hidehiro、Nagao Soichi、Ishikawa Kinya
    • Journal Title

      The Cerebellum

      Volume: - Issue: 4 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1007/s12311-023-01545-1

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Assessment and Rating of Motor Cerebellar Ataxias With the Kinect v2 Depth Sensor: Extending Our Appraisal2020

    • Author(s)
      Honda Takeru、Mitoma Hiroshi、Yoshida Hirotaka、Bando Kyota、Terashi Hiroo、Taguchi Takeshi、Miyata Yohane、Kumada Satoko、Hanakawa Takashi、Aizawa Hitoshi、Yano Shiro、Kondo Toshiyuki、Mizusawa Hidehiro、Manto Mario、Kakei Shinji
    • Journal Title

      Frontiers in Neurology

      Volume: 11 Pages: 1-14

    • DOI

      10.3389/fneur.2020.00179

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脊髄小脳変性症における小脳運動学習と運動失調の経時的変化2022

    • Author(s)
      本多武尊
    • Organizer
      日本小脳学会 第13回学術集会・総会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 小脳基礎研究に基づいた小脳障害の理解2022

    • Author(s)
      本多 武尊
    • Organizer
      日本小脳学会 第1回小脳リハビリテーション研究セクションセミナー
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Changes in adaptation index and SARA score over time in prism adaptation tasks2021

    • Author(s)
      本多 武尊
    • Organizer
      第44回日本神経科学大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Suggestions on Research Outside a Medical Center2020

    • Author(s)
      Takeru HONDA
    • Organizer
      16th International Child Neurology Congress & 49th Child Neurology Society Meeting
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cerebellar development from view points of theory and clinical sides2020

    • Author(s)
      Takeru HONDA
    • Organizer
      第53回日本発生生物学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Symmetry and Symmetry breaking of Tandem Internal Models2020

    • Author(s)
      Takeru HONDA
    • Organizer
      第43回日本神経科学大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 小脳タンデム内部モデルの計算原理2020

    • Author(s)
      本多武尊
    • Organizer
      2019 年度冬の LA シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 小脳の運動学習機能から考えるリハビリテーション2019

    • Author(s)
      本多武尊
    • Organizer
      第1回 小脳リハビリテーション研究会 2019年9月21日
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 理論からみる小脳研究の歩み2019

    • Author(s)
      本多武尊
    • Organizer
      第13回MotorControl研究会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Theory for explicit switch of cerebellar tandem internal models2019

    • Author(s)
      Takeru Honda
    • Organizer
      第42回日本神経科学大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 神経疾患と長期記憶の研究における小脳プラットフォームの将来性2019

    • Author(s)
      本多武尊
    • Organizer
      第123回MPS・第58回BIO合同研究発表 特別企画シンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] プリズム適応課題における小脳内部モデルのタンデム学習理論2019

    • Author(s)
      本多武尊
    • Organizer
      「次世代脳」プロジェクト 冬のシンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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