2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K10955
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柳原 大 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90252725)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 小脳 / 予測的姿勢制御 / 脳梗塞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、様々な身体運動及びスポーツにおける動きの基盤となっている予測的姿勢制御に関わる神経機構の本質的な解明をめざしている。この神経機構の構成要素としては、大脳皮質運動関連領域のみならず、小脳ならびに脳幹などがあげられるが、これらがどのように時空間的に連関し、協調的に機能しているのか明らかにする。そこで、本年度はラットが自分の前肢によってレバーを押すことがトリガーとなって、 自身が後肢2足により立位姿勢を維持している台が後方に傾斜する姿勢実験パラダイムを構築した。正常無処置のラットは、トレーニングによって傾斜直前に傾斜と逆方向へとCOPを移動させる姿勢の応答を示した。Rose bengalの静脈注射と緑色レーザー光(532 nm)照射によるphotothrombosis法を用いて小脳虫部に脳梗塞を生じた際、また、小脳虫部後葉を吸引除去した際の姿勢制御への影響を調べたところ、小脳傷害前に観察された予測的な姿勢の応答が障害される個体が観察された。
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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
ラットを実験モデルとして、後肢2足により立位姿勢を維持している際に、自らの前肢でレバーを押して一定時間後に台が後方に傾斜する実験装置及び一連の馴化・学習課題を構築し、ラットをトレーニングすることでラットが傾斜の開始を予測して傾斜前に姿勢の調節をを行うという行動実験パラダイムを完成した。さらに、健常状態での実験後に小脳虫部に局所的な脳梗塞を作成し、あるいは、吸引除去して傷害すると、姿勢応答における障害を観察することができた。従って、おおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
観察されたラットの予測的姿勢制御において、小脳虫部における責任領域を同定するため、局所的傷害実験をさらに精細に進めていく。また、現在までの実験においては、特に小脳障害後にラットがその前肢でレバーを保持してしまう行動が多く観察されたため、レバーの操作をなくし、姿勢台の傾斜についての教示方法、すなわち外乱についての情報を視覚情報として呈示する実験系を再構築する予定である。これにより、ラットにかかる外力をすべて計測し、ラットの身体力学モデルとモデル予測制御による制御系からなるシステムモデルを構築し、動力学シミュレーションを行い、実際のラットの姿勢制御応答と比較検証する。
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| Causes of Carryover |
硬膜下皮質脳波(Electrocorticogram ; ECoG)を記録するための電極において、一部製造が間に合わず2018年度内に納入されなかったため、当該の予算を次年度の使用額として持ち越した。
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[Journal Article] Alteration of gait parameters in a mouse model of surgically induced knee osteoarthritis2018
Author(s)
Makii Yuma, Asaka Meiko, Setogawa Susumu, Fujiki Soichiro, Hosaka Yoko, Yano Fumiko, Oka Hiroyuki, Tanaka Sakae, Fukui Naoshi, Yanagihara Dai, Saito Taku
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Journal Title
Journal of Orthopaedic Surgery
Volume: 26
Pages: 1-7
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Construction of experimental environment for muscle synergy analysis of bipedal walking in rats2018
Author(s)
Sakai, R., Funato, T., Fujiki, S., Konosu, A., Aoi, S., Yanagihara, D.
Organizer
29th 2018 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science
Int'l Joint Research
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[Presentation] Computational modeling investigation of phase-dependent responses of spinal motoneurons to afferent stimulation during fictive locomotion2018
Author(s)
Fujiki, S., Aoi, S., Tsuchiya, K., Danner, S. M., Rybak, I. A., Yanagihara, D.
Organizer
The Society for Neuroscience Annual Meeting 2018
Int'l Joint Research
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