補足運動野・運動前野・一次運動野間を流れる運動指令座標系の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580784
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 筧 慎治 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 助教授 (40224365)
• Keywords: 座標系 / 座標変換 / 運動指令 / 補足運動野 / 運動前野 / 一次運動野 / サル

Research Abstract

本研究では、申請者が開発した実験系(Kakei et al. Science,285,1999)を用いて、運動指令生成に際してサル運動領野間を結ぶ皮質-皮質投射ニューロンがコードする運動パラメータ(位置、速度、加速度、力及びこれらの線形和)とその座標系(空間座標系、関節座標系、筋肉座標系)を同定し、運動指令が生成される連関協調過程のダイナミクスを解明するのが目的である。以前の実験では手首運動に関連する3つの座標系を分離できる課題の開発に成功したが、その座標系上での運動パラメータの分離・例えば運動のキネマティクスとダイナミクスの分離は困難であった。これは、本の内容に例えれば、ジャンルは分かるが中の文字が読めないので肝心なところが理解できないのと似た状況である。そこで本研究では運動のキネマティクスとダイナミクスを分離できるようにマニピュランダムを改良することが必須の要件となった。本年度前半は、この要請を受けて新型マニピュランダムの開発並びにそのマニピュランダムを用いた動物のトレーニングに全勢力を傾けた。その結果、運動のキネマティクスとダイナミクスを分離できる新型のマニピュランダムが完成し、同マニピュランダムを用いた手首運動課題を一頭のサルに習得させることができた。本年度後半においては、新しい手首運動課題を習得したサルの前腕の全ての筋肉から筋電図を記録し、筋肉座標系のより完全な記述を行った。その結果、筋肉座標系が運動のキネマティクスとダイナミクスに共通していることが明らかになった。これは、運動のキネマティクスすなわち位置の制御と力の制御が同じ座標系の上で制御されているという全く新しい運動制御の可能性を示唆しており、今後の検討が必要である。

Research Products

• [Publications] 筧 慎治: "運動野における運動指令の座標変換"脳の化学. 24. 381-384 (2002)
• [Publications] 飯島敏夫, 筧 慎治, 広瀬秀顕: "超高速光イメージングが明らかにする運動野における神経集団活動の動的変化"脳の科学. 25. 61-70 (2003)
• [Publications] S.Kakei, d.S.Hoffman, P.L.Strick: "Sensorimotor transformations in cortical motor areas"Neuroscience Research. (in press). (2003)