2023 Fiscal Year Final Research Report

Elucidation of the hyper-adaptation mechanism by reconstruction of bio-structure and challenges for prevention of decline in latent adaptive capacity

Planned Research

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Project Area	Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches
Project/Area Number	19H05723
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	Kyoto University
Principal Investigator	Isa Tadashi 京都大学, 医学研究科, 教授 (20212805)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	内藤栄一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, 室長 (10283293) 浅田稔大阪大学, 先導的学際研究機構, 特任教授 (60151031) 中野英樹京都橘大学, 健康科学部, 准教授 (60605559) 相澤秀紀広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (80391837)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	可塑性 / 運動野 / 半球間抑制 / 脱抑制 / 霊長類 / 高齢者 / げっ歯類 / 巧緻運動
Outline of Final Research Achievements	By adopting the nonhuman primate model of spinal cord injury, aged human and rodents, we examined the hypothesis that hyperadaptation is based on disinhibition of nervous system. We could show that during the recovery of hand functions after subhemisewction cervical spinal cord injury, the interhemispheric inhibition (IHI) between bilateral motor cortices before injury changes to interhemispheric facilitation after the injury, which would contribute to recruitmenting the brain area not used before injury to the recovery process. By using the negartive BOLD in fMRI as an indicator, childs with prominent IHI develops higher level of hand dexterity, while IHI is decreased or diminished in aged people. Fuurther the modulatory mechanisms of IHI was clarified by applying electrophysiology to the cortical circuits in rodents.
Free Research Field	神経生理学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	未だかつてない速度で超高齢化が進む日本では、脳卒中や脊髄損傷のような中枢神経系の傷害や、加齢に伴う運動機能障害ひいては、極度の脳・身体機能の低下(フレイルティ)などが喫緊の問題となっている。このような課題を克服するには、我々の脳に宿る潜在的な機能を開放して新たな適応状態を構築することが鍵になると考え、本研究で我々は、我々の脳は進化の過程で獲得したが発達過程で抑制するようになった能力を脱抑制し、さらに新たな抑制機構を獲得することで、「超適応」とも呼べる新たな適応状態を獲得することが可能であること、そしてその神経生理学的メカニズムの一端を解明することができた。