2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K13378
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
菅原 翔 公益財団法人東京都医学総合研究所, 認知症・高次脳機能研究分野, 主任研究員 (80723428)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 系列運動学習 / 記憶痕跡 / 一次運動野 / 中脳 / 超高磁場MRI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、他者との競争が系列運動技能の定着を促進することを明らかとし、競争による定着促進を支える心理学的・神経科学的基盤を解明することである。前年度末時点の計画として、本年度は（１）競争による定着促進を支える心理学的基盤を明らかにすることを目標とし行動実験を推進すること、（２）神経機構についての知見を深く探求することを目的とし７テスラ機能的MRI実験を推進することを掲げた。
（１）競争による定着促進についての行動実験 前年度にセットアップした実験環境で行動実験を開始したが、年度途中で所属機関を異動したことに伴い、現在は実験が中断している。したがって、当初計画の水準まで進展していない。
（２-１）系列運動学習の神経基盤に関する機能的MRI研究 ７テスラMRI装置を用いて実施した実験を完了し、一次運動野が複数の記憶痕跡を統合する役割を担うことを示唆する知見を得た。得られた知見については国際学会にて報告した（Hamano, Sugawara et al., SFN2019）。記憶痕跡に関するより詳細な構造を理解することを目的として、感覚運動皮質の各指支配領域間での機能的結合について評価する解析を実行中である。さらに、大脳皮質に保持される記憶痕跡形成のダイナミクスを検討することを目的に、両手を用いた系列運動学習中の機能的MRI計測実験を行なっている。
（２-２）中脳ドーパミン系と運動回路の相互作用に関する機能的MRI研究 競争による定着促進という考えを得た背景には、中脳ドーパミン系が運動記憶形成に与える影響を示唆する先行知見が存在する。特に、定着において重要である線条体領域と中脳との機能的関係を詳細に検討するため、7テスラ機能的MRI実験を開始した。1.2mm解像度で大脳基底核と中脳を同時撮像し、運動課題中の準備・実行・フィードバックに応じて異なる活動が生じるという知見を得ている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の実施計画として、（１）競争による定着促進を支える心理学的基盤を明らかにすることを目標とし行動実験を推進すること、（２）神経機構についての知見を深く探求することを目的とし７テスラ機能的MRI実験を推進することを掲げた。行動実験については所属機関の異動による中断もあり計画通りに進めることができなかったが、７テスラ機能的MRI実験については複数の実験を進めて一定の成果を得ることができた。
異なる練習条件では異なる領域に系列運動に関する記憶痕跡が形成されることを報告した（Hamano, Sugwara, et al., 2020）。さらに、７テスラ機能的MRI実験による検討から、これらの異なる領域に保持される記憶痕跡が、運動準備時に一次運動野で統合されるという知見を得た（Hamano, Sugawara, et al., SFN2020）。現在は、感覚運動野でも学習に伴う変化が生じるというこれまでの理解を進めるため、各指領域間の機能的結合を基に記憶痕跡の構造に迫る解析を実行中である。これまでに得た知見を、より複雑な系列運動学習へと展開するため、両手系列運動学習中の７テスラ機能的MRI実験を進めている。
競争による定着促進を着想する上で、中脳ドーパミン系と運動系の間に相互作用が存在することが主要な仮説であった。３テスラMRI装置を用いた一連の実験により中脳と一次運動野が運動課題中に協働し、運動パフォーマンスを決定することを示した（Sugawara et al., NCM2019; OHBM2019）。さらに、７テスラ機能的MRI実験により、中脳と大脳規定核で運動課題中の活動動体を明らかとする実験を開始し、予備的な結果を得ることに成功している。
以上の進捗状況を鑑みると、特定領域では大きな進展がある一方で、行動実験が中断していることから「やや遅れている」と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度が最終年度となるため、主としてこれまでに得た知見を論文としてまとめることに注力する。特に、これまでに得ることができた（１）一次運動野の記憶統合に関する役割（２）運動課題実施中の中脳と一次運動野の相互作用については年度内に国際誌への掲載を目指す。加えて、現在解析および実験を進めている（３）感覚運動皮質における記憶痕跡の詳細（４）両手系列運動学習中の神経基盤についても国内外の学会で報告を行い、国際誌への投稿を目指す。
加えて、現在着手している行動実験および７テスラMRI実験を早急に完了する。所属機関の異動に伴う中断があったが、生理学研究所との共同研究は継続しているため、ヒトを対象とする実験が可能となった段階で直ちに実験を再開する。（５）競争による系列運動の定着促進についての行動実験は、現所属機関で実験を行う環境が新たに立ち上がったため、協力研究者と連携してデータ取得を加速する計画である。（６）中脳と大脳基底核の機能的連関を明らかとするための７テスラMRI実験については、これまでに３テスラMRIを用いて成果を得ている運動課題を利用し、早期に実験を完了する。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた主たる理由は、所属機関の異動に伴い当初計画していた実験を中断したことにより、計上していた謝金額が支出されていないことである。
これらの予算については、実験の再開による参加者への謝金として使用する計画である。2020年度は最終年度として、これまでに得られた成果を論文として報告する。謝金としての使用後に残った予算に関しては、論文の校正および掲載に対する費用として使用する計画である。
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