2017 Fiscal Year Annual Research Report
身体運動の学習プロセスの制御に基づいた最適な運動学習方略の解明
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16J02485
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
武見 充晃 東京大学, 教育学研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 運動学習 / 運動記憶 / 経頭蓋直流電気刺激 / ニューロモジュレーション / 皮質運動野 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目標は、運動課題の効率的な上達をうながす学習方略を明らかにすることである。昨年度私は、当初計画していた複数の運動タスクの上達効率を最大化する課題順序を数理モデルによって理論的に構成することが、複雑であることを明らかにした。そこで本年度は学習課題を単一の運動タスクとしてモデルを単純化した。加えて学習プロセスの修飾に成功した先行研究を改めて調査し、少ない試行数での上達や長期的な運動記憶の保持を促進しうる課題の構成方法の再定義を試みた。
上述の計画変更を経て私は、スポーツ科学や心理学領域で知られるVariable practiceという、あるタスクを多様な文脈で練習すると単一の文脈で練習した時と比べて課題の定着が促進される現象に着目し、同様の効果が計算論神経科学研究で広く用いられている力場学習課題でも生じることを確認した。なぜ適度なバラツキが運動学習効果を最大化するのかを数理モデルで説明したところ、目標のバラツキが多様な神経細胞の発火をうながすこと、運動記憶は学習中に発火した神経細胞群に紐づけられるため、目標のバラツキには記憶表現を冗長にする効果があることが示唆された。
これらの結果私は、variable practiceの神経基盤が学習中に発火する神経細胞の多様性にあると考えた。そこで現在は経頭蓋直流電気刺激を用いて、皮質運動野の状態を操作的に変調し、運動学習中の脳活動パターンの多様性が運動記憶に与える影響を調べている。現在までに脳状態が一定になる刺激を受けた被験者と比べて、脳状態が多様に変動する刺激操作を受けた被験者では、有意に運動記憶の定着が優れるという結果が得られた。運動記憶の長期的な保持には、その課題学習中の脳活動状態の多様性が鍵であることが、行動実験・数理モデル・脳活動様態の３つの側面から明らかになりつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の特筆すべき研究成果として、運動学習中の脳活動状態の多様性によって運動記憶の定着が促進されることが、行動実験・数理モデル・脳刺激による状態操作という異なる３つのアプローチで多角的に示されたことがあげられる。とりわけ経頭蓋微弱電流脳刺激を用いた実験により、脳状態が一定になる刺激を受けた被験者と比べて、脳状態が多様に変動する刺激操作を受けた被験者で有意に運動記憶の定着が優れるという、世界でも数少ない学習プロセスと脳機能・脳領域との因果律がヒトで操作的に実証された。「運動課題を効率的に学習するための神経メカニズムを明らかにする」という本研究課題の目標に対して、極めて強固な証拠が揃いつつあり、現在までの研究進捗状況は十分に評価することができる。加えて採用第２年度目は、査読付英文原著論文を４報（うち筆頭２報）、学会発表を９回（うち筆頭７回）行っており、研究成果の発表状況に関しても十分に評価することができる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H30年度は採用最終年度となるため、海外留学期間中の研究成果に関しては原著論文として査読付き国際誌に発表することを目指す。加えて「運動学習中の脳活動状態の多様性が運動記憶の定着を促進する」という、現在明らかになりつつある成果については、適宜追加実験・対照実験を実施して、年度内には原著論文として投稿予定である。
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Research Products
(14 results)
