2018 Fiscal Year Research-status Report
Effectiveness of motion-inducing devices for sensorimotor learning in hemiplegic rats
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18K10808
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
金子 秀和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (20356801)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | リハビリ / 学習 / エラー / アシスト / 運動感覚 / フィードバック / 脳損傷 / 片麻痺 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は、脳梗塞後のリハビリ訓練中に所望の動作を引き起こそうとする筋肉の力に逆らうように外力を加えることによって、学習過程及びリハビリ過程の促進効果が現れると考えている。これまでに健常ラット及び片側前肢感覚運動野脳梗塞ラットを用いて選択反応時間タスクの逆転学習を行わせる際、選択刺激呈示の一定時間後の応答時刻付近のタイミングで正応答動作に逆らうような誤応答動作を強制的に誘発することによって学習過程を促進させうることを実証した。本研究では、同様の条件下で、応答動作に同期して正応答動作及び誤応答動作を強制的に誘発することによって学習過程を促進あるいは遅延させうることを実証し、運動企図の発現するタイミングに合わせて運動感覚を誘発することで、脳損傷後の回復メカニズムと考えられる神経可塑性が促進されうるメカニズムを明らかにする。
平成30年度は、片側前肢感覚運動野脳梗塞ラットに選択反応時間タスクの逆転学習を行わせ、応答動作のタイミングに同期して正反応側あるいは誤反応側レバーを駆動することによって正応答動作あるいは誤応答動作を強制的に引き起こすことによる効果を明らかにするための行動実験データを収集開始した。また、応答動作を引き起こす際、レバー駆動によって加えられた外力がラットの姿勢にどのような変位を生じるか明らかにするために光学的モーションキャプチャでの計測系を確立した。次年度以降にこれらデータを集積して解析する。さらに、神経メカニズムを解明するための脳波神経活動の計測法に関しては、前肢感覚運動野の神経活動に由来する電位変化を計測する方法として、脳表における電流の吸い込みを計測可能となるような電極の埋め込み方法を考案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度の目標は、脳梗塞ラットに選択反応時間タスクの逆転学習を行わせ、応答動作に同期して正応答側あるいは誤応答側レバーを駆動することにより、条件刺激に同期してレバーを駆動する場合よりもエラー率の改善が促進されることを実証することが目標であった。しかし、実験動物を用いた学習実験であるので、思うようにデータが収集できていない部分がある。これまでに当初目標の50%以上の個体数でのデータを収集してきていることから、やや遅れて研究は進捗しているものと考えている。しかし、当初予定していなかったが、レバー駆動によって加えられた外力がラットの姿勢にどのような変位を生じるか明らかにするためのモーションキャプチャでの計測系を確立したことは今後の研究の発展に大いに貢献するものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は、脳表に多点電極を配置してタスク中の神経活動を計測する予定であるが、どのくらい長期間安定に脳波神経活動を計測できるか明らかではない。試行錯誤を要する可能性もあるが、モーションキャプチャでの計測系の利用と合わせてレバー駆動によって加えられた外力がラットの脳神経系にどのような活動を生じるのか明らかにしたいと考えている。
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| Causes of Carryover |
本研究は実験動物を用いた学習実験を含んでいるので、思うようにデータが収集できていない部分がある。これまでに当初目標の50%以上の個体数でのデータを収集してきていることから、やや遅れて研究は進捗しているものと考えている。そのため、今年度の開始を予定していた脳表へ多点電極を埋め込む神経活動計測実験が、次年度以降に実施することになってしまっている。この実験に必要な消耗品等の購入の時期が遅れたため、次年度使用額が生じてしまった。
したがって、次年度以降に実施することになってしまった神経活動計測実験に本残額を使用する。
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