Hyper-adaptability to altered musculoskeletal system: cortical and subcortical mechanism.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Hyper-adaptability for overcoming body-brain dysfunction: Integrated empirical and system theoretical approaches
• Project/Area Number: 19H05724
• 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 Center of Neurology and Psychiatry
• Principal Investigator: Seki Kazuhiko 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)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2024-03-31
• Keywords: マカクサル / 可塑性 / 筋シナジー / 筋電図 / 筋再配置

Outline of Final Research Achievements

During the study period, the complex modalities and background mechanisms of muscle synergy were elucidated and the neuronal sensorimotor linkage mechanisms at the level of the spinal cord and brainstem were clarified. A macaque tendon relocation technique was developed and muscle synergy analysis was used to estimate the structural reorganisation of the central nervous system and its time constant. Furthermore, we focused on sensory prediction errors and sensory inhibition as the neural basis of plastic changes in muscle synergy, and showed that different sensory-motor conversion processes exist in different regions of the CNS.

Free Research Field

神経生理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒトの一生の中で私達の身体は様々な理由により変容してゆく。私達が、その変化した身体構造を使って日常生活を過ごすことができるのは、身体運動を制御する脳神経系構造の再構成が起こっているからである。しかし、その神経メカニズムは本研究の開始時点では十分明らかにされていなかった。本研究で発見した複雑な中枢神経系の適応パタン、つまり、早いダイナミクスと遅いダイナミクスが相互作用しながら変化してゆく変容は、上記の身体変容に対する脳神経構造の再編成パタンの多くを内包していると思われる。したがって、本研究で提案されたモデルによって、疾患や障害からの回復過程を評価することにより、新たな介入方法の開発が期待できる。