伝導遅延時差による身体上距離符号化仮説‐ 時間が身体像をつくるメカニズム

• Project Area: The Science of Mental Time: investigation into the past, present, and future
• Project/Area Number: 26119535
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology (2015); Advanced Telecommunications Research Institute International (2014)
• Principal Investigator: 羽倉 信宏 国立研究開発法人情報通信研究機構, 脳情報通信融合研究センター脳情報通信融合研究室, 研究員 (80505983)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 時間順序判断 / 伝導遅延 / 上肢切断 / 幻肢 / 時間知覚 / 身体図式

Outline of Annual Research Achievements

皮膚から触覚刺激が伝える信号が脳に到達するまでの時間（伝導遅延）は各身体部位から脳までの距離によって異なる。本研究は、脳がこの伝導遅延時差を積極的に利用し、身体上の距離を計算しているという「伝導遅延時差による身体上距離符号化仮説」の検証を目的とした。昨年度の研究では、腕上の、脳までの距離が異なる2点間に皮膚触覚刺激を与え、その2つの刺激タイミングを被験者が「同時」と知覚するタイミングを操作した（時間順序判断の偏向）。すると触覚入力のタイミングの知覚が距離の知覚に反映されているという結果が示された。本年度は、上肢切断患者の失われた身体像を、上述と同じ手法を用いて回復させる実験に取り組んだ。上肢切断患者は、物理的には存在しない上肢を知覚する（幻肢）。上肢切断当初はこの幻肢は、もとあった上肢と同じ長さを保つが、次第に縮小し、指の位置が切断部に空間的に非常に近く感じるようになる。本研究では、切断によって生じた伝導遅延情報の混乱が幻肢の縮小を招いたと仮説する。そして、距離に対応した「正しい」伝導遅延を再学習させてやることで、幻肢がもとの長さを回復させるかに挑戦した。この研究は国立障碍者リハビリテーションセンターの河島則天室長の協力を得て行った。
１）ソレノイド電極で切断部を刺激すると、痛みを引き起こすことなく、実際にはない指先の知覚を引き起こすことに成功した。またその指先の位置は、もとあった位置にではなく、切断部近傍位置に知覚されることが分かった。
２）「ないはずの指先」と肘の間で、上肢切断患者は時間順序判断を行うことができた。また、時間順序判断に偏向を引き起こすことに成功した。
３）健常者と同様に、時間順序判断の偏向は指先位置が空間的に遠位に感じさせる例を観察することができた（切断位置に依存）
以上より、上肢切断患者の身体像を刺激タイミングの操作によって変容しうる可能性を示すことができた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University College London(United Kingdom)
• [Journal Article] Constructing visual perception of body movement with the motor cortex (2016)
  • Author(s): Orgs G, Dovern A, Hagura N, Haggard P, Fink GR, Weiss PH
  • Journal Title: Cerebral Cortex Volume: 26 Issue: 1 Pages: 440-449
  • DOI: 10.1093/cercor/bhv262
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] タイミングの感覚のトレーナビリティ― ‐運動に利用する 時間、運動が変える時間‐ (2016)
  • Author(s): 羽倉信宏，宮崎真
  • Journal Title: 臨床思考を踏まえる理学療法プラクティス 第6巻 「感覚入力で挑む―感覚・運動機能回復のための理学療法アプローチ」 Volume: 6 Pages: 204-214
• [Journal Article] Decoding sequential finger movement from preparatory activity in higher-order motor regions: a functional magnetic resonance imaging multi-voxel pattern analysis (2015)
  • Author(s): Isao Nambu, Nobuhiro Hagura, Satoshi Hirose, Yasuhiro Wada, Mitsuo Kawato, Eiichi Naito
  • Journal Title: European Journal of Neuroscience Volume: 42 Issue: 10 Pages: 2851-2859
  • DOI: 10.1111/ejn.13063
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Binding space and time through action. (2015)
  • Author(s): Binetti N, Hagura N, Fadipe C, Tomassini A, Walsh V, Bestmann S.
  • Journal Title: Proceedings of the Royal Society B Volume: 282 Issue: 1805 Pages: 20150381-20150381
  • DOI: 10.1098/rspb.2015.0381
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 自分自身の身体を感じるための脳内メカニズム (2015)
  • Author(s): 羽倉信宏
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 34 Pages: 653-657
• [Presentation] Action cost biases perceptual decisions (2016)
  • Author(s): Hagura, N.
  • Organizer: 39th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県 横浜市）
  • Year and Date: 2016-07-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 運動のための時間、身体を作る時間 (2015)
  • Author(s): 羽倉信宏
  • Organizer: 包括脳新学術領域シンポジウム「共身体性システム・こころの時間学：身体とこころの融合」
  • Place of Presentation: 一橋記念講堂（東京都 千代田区）
  • Year and Date: 2015-12-19
  • Invited
• [Presentation] 山椒は小粒でピリリと辛い？ (2015)
  • Author(s): 羽倉信宏
  • Organizer: 多感覚研究会・触覚認知研究ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京女子大学（東京都 杉並区）
  • Year and Date: 2015-11-07
  • Invited
• [Presentation] Linking Perception and Action. (2015)
  • Author(s): Hagura, N.
  • Organizer: Telluride Neuromorphic Cognition Workshop.
  • Place of Presentation: Telluride, USA
  • Year and Date: 2015-07-06
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Learning history of unimanual action affects bimanual coordination. (2014)
  • Author(s): Saraiva AC, Hagura N, Kimura T, Gomi H, Bestmann S
  • Organizer: Society for Neuroscience
  • Place of Presentation: Washington DC, U.S.A.
  • Year and Date: 2014-11-15 – 2014-11-19
• [Presentation] 本当にボールは “止まって見える” のか？ (2014)
  • Author(s): 羽倉信宏
  • Organizer: 時間学セミナー in 慶應「スポーツの認知神経科学―身体運動、知覚，そして時間」
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学、横浜、日本
  • Year and Date: 2014-08-11
  • Invited
• [Presentation] Ready-Steady-Slow; Action preparation slows down subjective passage of time(in Symposium "The bidirectional influences between action and perception") (2014)
  • Author(s): Nobuhiro Hagura
  • Organizer: 7th Asian South Pacific Association of Sport Psychology congress
  • Place of Presentation: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • Year and Date: 2014-08-07 – 2014-08-10
• [Presentation] Seeing through action: Implicit action cost constrains the perceptual decision making (2014)
  • Author(s): Hagura N, Haggard P, Diedrichsen J
  • Organizer: Association for the Scientific Study for Consciousness
  • Place of Presentation: Brisbane, Australia
  • Year and Date: 2014-07-16 – 2014-07-19
• [Book] Body representation and Neuroprosthetics. (in Clinical Systems Neuroscience) (2015)
  • Author(s): Hagura N, Haggard P (章の分担執筆)
  • Publisher: Springer.
• [Book] Body representation and Neuroprosthetics. (in Clinical Systems Neuroscience) (2015)
  • Author(s): Hagura N, Haggard P. (Kansaku K, Cohen LG, Birbaumer N. edited.)
  • Publisher: Springer
• [Remarks]
  • URL: https://cinet.jp/english/people/20141249/