2022 Fiscal Year Annual Research Report
Hyper-adaptability to altered musculoskeletal system: cortical and subcortical mechanism.
| Project Area | Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches |
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| Project/Area Number |
19H05724
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
関 和彦 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | マカクサル / 可塑性 / 筋シナジー / 筋電図 / 筋再配置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は引き続き身体改変に対する超適応のslow dynamicsを説明しうるような神経表現を検索した。身体改変はマカクサル手指筋群の一部の屈筋と伸筋腱の付け替えモデルを用い、再配置筋とそうでない筋から筋電図活動を記録し、筋シナジー解析などによって解析した。前年度の実験では筋シナジーの数が不十分でそのため可塑性の変化が困難だったので、手術前にサルの個体差に応じて適切な運動タスクを設計するようにした。この場合、かなり長期間に渡って筋電図を記録する必要があるため、
完全に埋め込み型、外部給電によって無線記録をするシステムを用いて記録を行うシステムを用い、安定的に記録ができるようになった。また、運動タスクは単なる餌の把握運動だけでなく、レバー引き課題などを併用することによってシナジー数を増加することが可能になった。また、運動前野、感覚運動野、高次感覚野を含めた皮質広領域からの皮質電位を記録した。多様な解析が可能であるが、まず感覚運動野と筋電図記録のコヒーレンス解析を行なった。腱付け替え手術後に、特定周波数帯域のコヒーレンスが一時的に増加する傾向が認められた、この変化は、筋シナジーが一時的に変化する時期と一致していた点が有意義だと考えている。同等な解析を他筋、そして脳波電極で行い比較するための解析パイプラインの必要性が明確になったのでその開発を開始した。上記と並行して、筋活動変化の early phase, late phase の特徴を報告する論文投稿を完了した。
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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
適応のEarly phaseと late phaseを複数の個体で確認し、さまざまな有識者と議論の上論文化し、投稿できた点は評価できる。タスクデザインの変更の変更はシナジー数を増加させるためで、当初は予想していなかったが、この変更によって次年度はより高精度に神経制御系の変化を捉えることができるので評価できる。一方、慢性埋め込み電極の技術開発に予想より長時間かける必要があり、そのため動作解析などの進捗がやや停滞している。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、行動訓練がほぼ完了した個体が複数頭準備できている。次年度は本研究課題の最終年度であるのでこれらの個体を用いて、当初の研究目的を達成したい。具体的には、腱付け替えモデルにおける適応の slow dynamics とfast dynamicsについて、筋電図だけでなく、脳波、行動もリンクさせた多変量のデータを用いて解明する。また、領域の他の班で進行してきる、サルの筋骨格モデルを用いた解析にデータを提供し、上記結果の数理モデルによる解析を完了する。
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