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脳卒中後の把握機能回復をもたらす脳内身体表現の変化:サルモデルによる解明

Publicly Offered Research

Project AreaUnderstanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions
Project/Area Number 15H01674
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

村田 弓  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人間情報研究部門, 研究員 (80512178)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2016: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords可塑性 / リハビリテーション / 随意運動 / 把握動作 / 神経科学 / 脳・神経 / 脳神経疾患 / 生理学
Outline of Annual Research Achievements

脳損傷後の機能回復メカニズムを明らかにするために、内包後脚に損傷を作成した動物モデルを確立し、回復過程を調べた。母指と示指で小さな物体を保持する精密把握(つまみ動作)が可能な動物であるサルを対象に、第一次運動野の手領域からの下行路が通る内包後脚に血管収縮作用を持つエンドセリン-1を投与し、局所的な微小梗塞を作成した。梗塞後数ヵ月間にわたってつまみ動作の回復過程を調べるとともに、MRI画像により損傷部の体積の変化を調べた。梗塞作成後には、つまみ動作を含む手の運動に障害がみられた。特に、精密把握の障害が長期間続き、示指で引っ張るなどの代償的な把握動作を使う個体も見られた。また、Nissl染色を用いて損傷後の神経細胞の変化を調べた。特に、内包損傷後の損傷半球第一次運動野の錐体細胞の細胞の大きさの分布変化について調べた結果、損傷後には正常個体と比較して第一次運動野の錐体細胞の減少傾向が認められた。また、これまでに調べてきた第一次運動野損傷後の回復過程において、回復の途中で把握方法の行動戦略が変わるときに成功率が低下する「回復の谷」のような行動学的な変化を、計算論モデルで表現することを共同研究によって試みた。この手法を用いて脳損傷後の回復において、どのような運動学習の成分が重要になっているのかについて検討した。特に強化学習と教師あり学習と機能回復との関連について調べた。合わせて、テスト課題における把握動作の変化だけでなく、リハビリトレーニング中の把握動作の変化について解析を行った。その結果、1種類の大きさの孔のみを使って行うリハビリトレーニングにおいても、トレーニング日程が進むにつれて、母指を屈曲してエサを把握していた代償的な把握動作の使用が減少し、母指を伸展させて指先でエサを保持する精密把握動作の使用が増加する傾向が認められ、把握動作の変化がみられることが分かった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Development and Characterization of a Macaque Model of Focal Internal Capsular Infarct2016

    • Author(s)
      Yumi Murata, Noriyuki Higo
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 11 Issue: 5 Pages: e0154752-e0154752

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0154752

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Neural Activity during Voluntary Movements in Each Body Representation of the Intracortical Microstimulation-Derived Map in the Macaque Motor Cortex.2016

    • Author(s)
      Higo N, Kunori N, Murata Y.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 11 Issue: 8 Pages: e0160720-e0160720

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0160720

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Increased expression of the growth-associated protein-43 gene after primary motor cortex lesion in macaque monkeys.2015

    • Author(s)
      Murata Y, Higo N, Oishi T, Isa T.
    • Journal Title

      Neuroscience Research

      Volume: 98 Pages: 64-69

    • DOI

      10.1016/j.neures.2015.04.007

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Training-induced recovery of grasping and underlying neuronal plasticity after a lesion in macaque brain2017

    • Author(s)
      村田 弓、肥後 肥後 範行
    • Organizer
      第94回日本生理学会大会
    • Place of Presentation
      アクトシティ浜松(静岡県浜松市)
    • Year and Date
      2017-03-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脳卒中動物モデルを用いた内包損傷による精密把握への影響2016

    • Author(s)
      村田 弓、肥後 肥後 範行
    • Organizer
      第10回モーターコントロール研究会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-09-02
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 脳損傷サルモデルを用いた把握機能回復メカニズムの解析2016

    • Author(s)
      村田 弓
    • Organizer
      日本運動制御・ニューロリハビ リテーション研究会2016
    • Place of Presentation
      淡路夢舞台国際会議場(兵庫県淡路市)
    • Year and Date
      2016-08-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 内包脳卒中動物モデルを用いた損傷による精密把握動作への影響2016

    • Author(s)
      村田 弓、肥後 範行
    • Organizer
      第23回脳機能とリハビリテ ーション研究会学術集会
    • Place of Presentation
      千葉県立保健医療大学(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2016-04-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] A computational approach to understand a valley of motor recovery2015

    • Author(s)
      井澤淳、村田 弓、肥後 範行、Nicolas Schweighofer
    • Organizer
      Society for Neuroscience 2015
    • Place of Presentation
      McCormick Place (シカゴ、米国)
    • Year and Date
      2015-10-20
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-resolution diffusion and structural MRI brain atlas ofrhesus macaques2015

    • Author(s)
      林拓也、Shin-ichi Urayama、合瀬恭幸、Hiroshi Watabe、Kayo Onoe、Masataka Yamaguchi、Nobuyoshi Tanki、村田 弓、肥後 範行、尾上浩隆、Hui Zang
    • Organizer
      21ST ANNUAL MEETING OF THE ORGANIZATION FOR HUMAN BRAIN MAPPING
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (ハワイ、米国)
    • Year and Date
      2015-06-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マカクサル第一次運動野損傷後の機能回復に伴い形成される腹側運動前野から小脳核へと向 かう直接経路2015

    • Author(s)
      山本 竜也、村田 弓、林 隆司、肥後 範行
    • Organizer
      第 50 回日本理学療法学術大会
    • Place of Presentation
      東京国際フォーラム(東京)
    • Year and Date
      2015-06-06
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 内包損傷動物モデルを用いた把握機能回復過程の解析2015

    • Author(s)
      村田弓,肥後範行
    • Organizer
      第22回脳機能 とリハビリテーション研究会学術集会
    • Place of Presentation
      千葉県立保健医療大学(千葉)
    • Year and Date
      2015-04-12
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Book] ニューロリハビリテーション2015

    • Author(s)
      道免和久、小山哲男、長谷公隆、勝又宏、村田弓、小池康晴、竹林崇、花田恵介、福岡達之、高橋香代子、足立清香、藤原俊之、竹内直行、丸本浩平、松本憲二、野嶌一平、内山侑紀、牛場潤一、斉野織恵
    • Total Pages
      309
    • Publisher
      医学書院
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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