The role of noradrenaline in the information processing for motor learning memory
| Project/Area Number |
23K24758
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| Project/Area Number (Other) |
22H03501 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 59030:Physical education, and physical and health education-related
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| Research Institution | National Institute of Information and Communications Technology |
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Principal Investigator |
横井 惇 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所脳情報通信融合研究センター, 研究員 (70795393)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
Fiscal Year 2026: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 運動学習 / 運動記憶 / 瞳孔径 / 到達運動 / 系列運動 / 皮膚電気抵抗 / 心拍 |
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| Outline of Research at the Start |
不安や緊張で運動がぎこちなくなってしまったり、練習の成果を思うように発揮できなかったりした経験は、誰しも心当たりがあるものである。他にも、覚醒度や加齢などの運動パフォーマンスやトレーニング効果に影響を与える要素は数多く存在するが、それらが脳の運動系の情報処理に及ぼす影響については、未だ十分な理解が得られていない。本研究計画では、これらの諸要素と関連が深いとされる神経伝達物質ノルアドレナリン (以下NA)に着目して、ヒトにおける運動学習記憶の獲得・定着過程においてNAが果たす役割の解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2023年度は、運動学習課題中に測定可能な非侵襲的NA指標として、瞳孔径、皮膚電気抵抗、心電図の同時計測システムを用いて、以下の課題を行った。
【1. 固有感覚および視覚における運動誤差に対する自律神経応答の測定】到達運動課題（運動適応）を用いて、固有感覚または視覚のそれぞれの感覚モダリティで様々な大きさの誤差が与えられる場合の自律神経径指標（瞳孔径、皮膚電気抵抗、心拍）の応答を調べた。いずれのモダリティで誤差が与えられた場合も、自律神経径指標は誤差の大きさに応じて応答強度を増大させることが明らかになった。誤差に対する瞳孔応答と心拍応答の関係から、被験者は運動中に誤差を経験した直後は交感神経優位に、運動終了後には副交感神経優位の状態にあることが推察された。今後は運動学習率とこれらの自律神経応答との関連について調査を行う。
【2. 系列運動学習（運動スキル学習）とその定着における自律神経応答の計測】前年度に構築した実験系（系列運動課題中の瞳孔径の同時計測）を用いて、運動スキル学習における瞳孔径変動の評価を行った。まず、到達運動と同様に、系列運動学習においても運動誤差（誤った指の選択）に応答する瞳孔拡張が確認された。
【3. 計算モデルを用いた自律神経応答と文脈効果の解釈】前年度に引き続き、文脈効果に関する機械学習モデル(Heald et al., Nature, 2021 )を用いて、過去に取得した運動学習課題中の自律神経応答データの計算論的解釈を行った。
【4. NA系への介入手段としての軽強度運動を実施するための実験系の構築】NA系への介入手段として、瞳孔径および心拍の同時計測を行いながら軽強度運動を実施するための実験系の構築を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概要のとおり、2023年度は【1. 固有感覚および視覚における運動誤差に対する自律神経応答の測定】および【2. 系列運動学 習(運動スキル学習)とその定着における自律神経応答の計測】【3. 計算モデルを用いた自律神経応答と文脈効果の解釈】【4. NA系への介入手段としての軽強度運動を実施するための実験系の構築】などの課題を実施した。その結果、運動誤差と瞳孔径を始めとすると自律神経指標（NA活動を含む）との関連を確認する結果が得られた。特に、異なる感覚モダリティに関する誤差に対する自律神経応答の基礎データを得ることができた。以上から、本研究課題は順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度は、【1. 固有感覚および視覚における運動誤差に対する自律神経応答の測定】【2. 系列運動学 習(運動スキル学習)とその定着における自律神経応答の計測】【3. 計算モデルを用いた自律神経応答と文脈効果の解釈】の課題で得られた結果について、データ解析および論文化を行うほか、引き続きこの計測システムを用いて運動学習記憶の文脈依存性および学習の定着における自律神経(NA)活動の関連について実験を行う。さらに【4. NA系への介入手段としての軽強度運動を実施するための実験系の構築】で構築した系を用いてNA系の活動を高めた場合の運動学習への影響を検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
