2019 Fiscal Year Annual Research Report
背景脳状態が運動記憶形成・想起・維持過程に及ぼす影響
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17H00874
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野崎 大地 東京大学, 大学院教育学研究科(教育学部), 教授 (70360683)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
門田 宏 高知工科大学, 情報学群, 准教授 (00415366)
平島 雅也 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, 主任研究員 (20541949)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 運動記憶 / 運動学習 / 到達運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. ある標的位置への腕到達運動を新奇な力場環境に適応させるとき、その標的位置だけでなく、標的位置を適度にばらつかせたトレーニングを行った方が運動記憶の定着が高くなる現象について再度実験を行い、ほぼ同じ実験結果が再現されることを確認した。また標的位置の多様性と運動記憶の定着度合いの関係を凸関数で近似することにより、±6-7度程度のばらつきを持った標的位置の場合に記憶定着度が最大化されることを統計的に示すことができた。
2.標的位置の多様性と運動記憶の定着度の関係を説明する数理モデルをより簡潔なものへと洗練化させた。このモデルによれば、トレーニング時の標的位置が、パフォーマンス評価対象の標的位置だけの場合には、課題に関与する運動記憶素子が限局される。しかし、トレーニング時の標的位置のばらつきを増やすと、多数の記憶素子に記憶が形成され、結果的に、評価対象の標的位置への到達運動に関わる運動記憶の総量も増加する。この記憶総量の増加が頑健な記憶定着に寄与するが、その一方、あまりにも標的位置のばらつきが大きくなりすぎると、評価対象の標的位置への到達運動に関与する記憶素子への運動記憶形成自体が適切に行われない、と考えられた。
3. 上記のモデルは、標的位置のばらつきによる効果だけでなく、トレーニング時の背景脳状態のばらつきを経頭蓋直流電気刺激によって操作したときの効果（前年までに得られた結果）も説明可能である。標的位置多様性、背景脳状態多様性のそれぞれが運動記憶の形成・維持に及ぼす影響についての論文を執筆中である。
4.腕到達運動を力場環境に適応させる運動課題中、ミス試行に先立って1,2試行前にすでに特異的な脳活動が生じていることを脳波計測とウェーブレットを用いた時間周波数解析により明らかにした。また、こうしたミス試行の予兆が1,2試行前に運動速度の低下として観察されることを再確認する実験を行った。
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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
・運動学習時の標的位置多様性、背景脳状態の多様性が増えると、形成される運動記憶がより頑健になる現象については、実験的な実証および数理モデルによるメカニズムの構築が済んでおり、現在、これらの２つの研究について論文を執筆するまでに至っている。
・背景脳状態の変化によって動作のミスが生じることを示した研究についても、実験結果の再現性を確認することができたため、現在論文を執筆中である。
・一方で、背景脳状態と運動記憶の脳内表象の関連の解明を目指した研究については以下の理由から十分進展させることができなかった。9月になってfMRI内で使用可能なマニピュランダムが故障し修理（海外への送付手続きを含む）に4ヶ月の時間を要したこと、さらに、修理後すぐコロナウィルスの問題が生じたため実験を行うことができていないためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
・運動学習時の標的位置多様性、背景脳状態多様性が運動記憶の形成・維持に及ぼす影響をしらべた研究、背景脳状態の変化によるミスの発生の３つについては論文執筆を進め今年度中に投稿する予定である。
・背景脳状態と運動記憶の脳内表象の関連の解明を目指した研究については、コロナウィルスの問題が落ち着くことが前提となるが、実験を重点的に実施し遅れを取り戻したいと考えている。
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