2019 Fiscal Year Annual Research Report
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19H01092
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| Research Institution | National Center of Neurology and Psychiatry |
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Principal Investigator |
関 和彦 国立研究開発法人国立精神・神経医療研究センター, 神経研究所 モデル動物開発研究部, 部長 (00226630)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
舩戸 徹郎 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (40512869)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 巧緻性 / 手指 / 霊長類 / 脊髄反射 / 随意運動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
神経細胞によるシナジー表現に関して、本年度は赤核及び大脳皮質一次運動野におけるpremotorニューロンが表現する筋シナジーとその違いを明らかにした。手指筋から体幹筋まで広い範囲の筋が使われる行動課題をマカクサルに行わせ、皮質運動野及び赤核のニューロン活動を記録し、筋電図のspike-triggered averagingによって運動ニューロンに投射のあるpremotor ニューロンを同定する。また、同時に記録した筋電図活動を非負値行列分解法（NNMF）を用いて筋シナジーの空間及び時間要素に分解し、それぞれpremotorニューロンの投射パタンと発火活動とを比較した。その結果、一運動野ニューロンは単一関節の運動に関わる少数筋、赤核ニューロンは多関節に関わる多数筋の筋シナジー形成に関わる可能性が示された。感覚帰還信号による脊髄反射系の駆動について、本年度は、手指筋への脊髄反射を中継する脊髄介在ニューロンの随意運動遂行時における活動を記録・評価する技術開発を行った。また、spike-triggered averaging法によって筋への出力効果が確認された神経細胞を脊髄反射関連ニューロンと同定し、運動課題の各位相における発火パタンの変化を類別化した。脳卒中プロジェクトについては、動物の行動訓練を行った。
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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
筋シナジーの神経表現、及び感覚帰還信号による脊髄反射系の駆動に関する研究計画は予定通り遂行され、また後者については、筋活動の反射ループによる自律的生成という仮説以上の現象の確認ができたので、予想以上の成果が得られた。一方、脳卒中モデルプロジェクトについては、研究員雇用の遅延などから個体の行動訓練に時間がかかり、計画が遅延した。そこで、総合的には概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
筋シナジーの神経表現については、次年度に実験の総括をし、十分なデータ量と判断された場合は論文執筆を行なう。一方、データ不足と判断した場合は追加実験を行なう。感覚帰還信号による脊髄反射系の駆動に関する研究計画は予定通り、神経活動記録技術の開発を継続すると同時に、脳幹からの記録また光遺伝学的な手法の導入にも着手する。脳卒中モデルプロジェクトについては、行動訓練を年度初めには終了し、その後モデル作成に移行する。
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