2019 Fiscal Year Research-status Report
実機制御への応用を目指した予測性運動制御を実現する脳幹・小脳ループの神経機構理解
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18KK0286
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
平田 豊 中部大学, 工学部, 教授 (30329669)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 明 東海大学, 医学部, 准教授 (70546746)
LEE Jaeryoung 中部大学, 工学部, 講師 (70736363)
小野 誠司 筑波大学, 体育系, 准教授 (70754753)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2021-03-31
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| Keywords | 予測性制御 / 眼球運動 / ロボット / 人工小脳 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，動物に見られる予測性適応運動制御の神経機構を理解し，その工学的実現を目指す．具体的には，ほとんどの脊椎動物で観測される眼球運動であ る視運動性眼球運動(OKR)に着目し，ヒト，サル，マウス，ならびに金魚を対象として，種横断的にOKRの予測性適応制御の行動特性と神経機構を明らかにする ことを目的とする．また，こうした予測性適応制御を実現する神経機構を人工脳として計算機上に実装し，制御コントローラとしてロボットの予測性適応制御に応用することにより，その工学的有効性を示すことを目的とする．
本研究では，国内外の共同研究チームにより，次の4つのレベルの研究を進め，上記目的の達成を目指す：①行動，②神経細胞活動，③神経ネットワーク，④工学応用．
2019年度は，まず，昨年度実施した実験で得られた金魚，マウス，サル，ヒトのデータ解析を進めた．９月には，研究代表者と指導大学院生，ならびに分担者加藤と小野が，海外共同研究者の研究室を訪れ，主にマウスを用いた行動実験を共同で実施した．また，分担者２名はWashington大訪問時にセミナー講演をし，これまでの研究成果を報告して，議論を深めた．上記研究目的③と④に関する神経回路モデルについても，最初のバージョンを完成させ，7月にバルセロナで開催された国際会議（28th Annual Computational Neuroscience meeting）において成果を発表した．さらに，加藤は，昨年度までに東海大学に整備したマウス用実験システムを用いて本実験を開始し，データを取得し始めた．また，小野も，筑波大においてヒト用実験システム導入の準備を進め，アスリートとノンアスリートの予備実験データを取得した．
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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
研究代表者と分担者が，計画通りに海外共同研究者の研究室を訪問し，共同実験を実施できた．また，訪問時までに得られた研究結果をまとめ，海外共同研究者と密に議論することができた．成果の一部は，国内外の学会・研究会において外部発表も行った（2019年7月 Computational Neuroscience Meeting）．一方，春休みに，研究代表者の研究室において開発したヒト用システムを筑波大に移設予定であったが，COVID-19の影響により，システムの移設は次年度に延期することになった．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度も，引き続き海外共同研究者と密に議論しながら，研究代表者ならびに分担者各々の研究室において，動物ならびにヒトを用いた実験を進める．また，神経回路モデルについても，研究代表者の研究室においてさらに改良を進め，工学応用（実機制御）における有効性を評価する．
COVID-19による海外渡航制限が緩和されれば，夏以降に研究代表者ならびに分担者が海外共同研究者を訪問し，共同実験をさらに進めるとともに，成果をまとめ，論文の共同執筆を開始する．海外渡航が難しい場合は，zoom等により適宜議論をしながら，国際共同研究を推し進める．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルスパンデミックにより，国内外における共同実験ならびに研究打ち合わせのための出張ができなかったため，次年度使用額が生じた．
国内の緊急事態宣言が解除され，日米の海外渡航制限・検疫条件等が緩和されたのち，滞在機会あるいは滞在日数を増やすことにより，より多くの共同実験・議論をする機会を得るために使用する計画である．
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[Journal Article] Hyper-gravity promotes motor learning in goldfish and humans2019
Author(s)
Hirata, Y., Miura, S., Takagi, Y., Kashima, T., Urase, K., Miki, S.
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Journal Title
Frontiers in Physiology, Conference Abstract: 39th ISGP Meeting & ESA Life Sciences Meeting
Volume: 1巻
Pages: pp.79-82
DOI
Open Access
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