2018 Fiscal Year Annual Research Report
Neural adaptative mechanism for physical changes
| Project Area | Understanding brain plasticity on body representations to promote their adaptive functions |
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| Project/Area Number |
26120003
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
内藤 栄一 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, 研究マネージャー (10283293)
筧 慎治 公益財団法人東京都医学総合研究所, 運動・感覚システム研究分野, プロジェクトリーダー (40224365)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 筋シナジー / slow dynamics / 2相性適応 / カルマンフィルター / 小脳 / デジタル化 / MRI / 子供 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サルを対象とした研究では、第一に一方向性筋再配置モデルの解析から、身体改変に対する神経系機能 適応のslow dynamicsには２つの局面が存在する事が明らかになった。まず再配置筋及び周辺筋の把握運動時の筋活動パタンとその３ヶ月間の時系列的変化を非負値行列因子分解（NNMF）によって分解する解析方法を確立した（B01：矢野・近藤博士と連携）。抽出された２つの要素は、それぞれ異なった適応の時系列を呈していた。第二に、両方向性再配置モデル（つけかえ）を用いた解析からは、筋シナジーによる運動制御様式にも、その適応過程において２局面が存在する可能性を見出した（B03：舩戸博士と連携）。筋シナジー空間パタン（筋シナジー生成器：脊髄や１次運動野を想定）が変わらず、筋シナジーの時間変動（筋シナジー制御器：小脳や運動前野・頭頂葉などを想定）が適応局面によって柔軟に変化するという適応パタンは、身体や中枢神経系への損傷などへの適応メカニズムのプロトタイプと考えることができる。次に、運動課題中のニホンザルの小脳で苔状線維（入力）、プルキンエ細胞（中間）、歯状核細胞（出力）という３つの神経細胞集団の活動を分析し、歯状核からの小脳出力が未来の小脳入力（=運動野の出力）を予測する情報を持ち、カルマンフィルター等であることを明らかにした（Tanaka et al. The Cerebellum, 2019）。また、運動制御において重要な働きをする運動野―小脳ループは小学生ではまだ解剖学的にも機能的にも未成熟で、発達と伴にゆっくりと成熟していくことを示した。また、この研究は、人の脳機能が、局所的機能結合が優位な状態から遠距離領域間の機能結合が優位になる状態へと成熟するというslow dynamicsの原理が、運動野―小脳連関の発達にも当てはまることを初めて明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(57 results)
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[Presentation] Relation of motor control with cerebellar motor learning in cerebellar degeneration2018
Author(s)
Honda T, Bando K, Yoshida H, Yodu A, Kondo T, Yokota T, Ishikawa K, Mizusawa H, Nagao S, Hanakawa T, Kakei S
Organizer
第41回日本神経科学大会
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